Скачать (91,7 Кб)

Болото. Вода или суша?

Кандидат географических наук М. Софёр
Химия и Жизнь №9, 1972 г., с.48-53

Здесь заманчиво со мной беседует таинственность природы.
А. МАЙКОВ, "Болото", 1856 г.

Этот вопрос вполне законен: если судить о болоте по составу, то его можно назвать озером - в нем обычно 90-95% воды и лишь 5-10% сухого вещества (торфа). Однако по свойствам болото все же не водоем, а суша. Несмотря на малое содержание торфа, именно он создает своеобразие болотного ландшафта. Как же возникает эта полусуша, полувода?

Вряд ли найдется человек, не видевший подернутого ряской заросшего пруда. Водное пространство сжимается неумолимым зеленым кольцом. Проходят десятки, сотни, иногда и тысячи лет, и водяную гладь сменяет хлюпающая зеленая поверхность. Озеро одряхлело, стало болотом.

Но подобный путь не единственный и даже не самый распространенный. На севере нашей страны болота обычно рождаются не в воде, а на суше. Сухопутные болота ведут свою родословную от бедных подзолистых почв и мхов. Луговая и древесная растительность сидит там на голодном минеральном пайке. Зато под кронами голодающих деревьев пышно разрастаются нетребовательные мхи. Они, как губка, удерживают воду, а корни большинства деревьев не могут жить в воде. Со смертью деревьев исчезает мощный насос, выкачивавший воду из почвы, и теперь ничто не мешает мхам заболачивать сушу.

ЧЕМ ПИТАЮТСЯ БОЛОТА?

Когда вытянешь ноги из холодной жижи и снова провалишься в болотную трясину, поневоле начинаешь худо относиться к бескрайнему плоскому царству воды, травы и лягушек. Хотя, почему плоскому? Уже давно заметили, что все болота можно разбить на две группы: выпуклые (или верховые) и низинные. Верховые в разрезе похожи на большой купол, а низинные, наоборот, вогнутые или почти ровные. Чем же это объяснить? Ответ однозначен - все зависит от условий питания. Скажи мне, какими водами питается болото, и я скажу, какое оно.

У растений низинных болот довольно сытая жизнь - расположение этих болот в понижениях рельефа или на поймах рек облегчает доступ питательных веществ: грунтовые воды богаты минеральными солями. А раз так, то на низинных болотах живут капризные растения. Им необходимы растворенные в воде соли кальция, железа, магния... На низинных болотах растут не только зеленые (гипновые) мхи и травы - осока, тростник, хвощ, вахта, но и деревья. И не обязательно чахлые сосенки, а настоящие густые заросли ольхи. Войдешь в такой лес и провалишься по пояс в жидкую грязь.

Полагают, что всего 8-10 тысяч лет назад, в начале послеледникового периода, многие наши болота развивались при богатом минеральном меню. Причина исчезновения пышной растительности с этих древних болот скрыта в самой растительности. По мере ее отмирания и превращения в торф болото как бы росло вверх, отрывалось от грунтовых, а затем и от поверхностных вод. Минерализованные грунтовые воды уже не могли подкормить болотные растения. Хуже всего приходилось деревьям. Сначала падал их прирост, а затем и они сами. Массовая гибель деревьев резко увеличивает скорость накопления торфа и еще более приподнимает болото. Бывшее низинное болото становится выпуклым и переходит в разряд верховых.

На нем появляются новые хозяева - растения непритязательные, мирящиеся с отсутствием минеральных веществ. Есть даже оригиналы, которые вообще не терпят некоторых солей. Так, сфагновые мхи обычно могут расти только в кислой среде и гибнут при малейшей примеси извести или других оснований. Среди их любимых блюд - болотные кислоты: щавелевая, яблочная, уксусная. Отчасти кислоты выделяются растениями, отчасти получаются при неполном разложении органического вещества. Иногда кислотность болотной жижи столь велика, что вода обеззараживается и ее можно пить без кипячения. (Напомним, что речь идет только о верховых болотах!)

Понятно, что растения, избегающие минеральной пищи, должны селиться подальше от соблазнов - в центре болота. Здесь они быстро растут. Но распад органики замедлен: выделяемые сфагновым мхом кислоты как бы консервируют органические вещества, и растительные остатки скапливаются в центре болота. Вот почему середина купола иногда на 6-8 метров возвышается над окрестностями болота.

Чем же питаются растения верховых болот? Ведь нельзя же рассчитывать на небо... А почему бы и нет? Это как раз тот случай, когда растения получают всю еду из атмосферы. Конечно, дождевая вода не так вкусна, как родниковая. Но по дороге дождевые капли захватывают частички атмосферной пыли и пополняют болото химическими веществами. Исследования в районе Томска показали, что за год на гектар болота выпадает ионов аммония 8,4 кг, Са - около 10, Мg - 3,6, Na - 53, SО₄ - 97, Сl - 20, НСО₃ - 61 кг. Не так уж много, но жить можно!

ТОРФ И ЕГО ПРЕДКИ

Кажется, природа распорядилась собрать на болотах самые маленькие, уродливые, рахитичные растения. Но, как это ни странно, на болотах лесной зоны СССР очень мало видов, которые сформировались бы в болотных условиях. Большинство пришло из других мест. На болоте живут представители водной флоры, обитатели лугов, потомки лесных растений, встречаются даже пришельцы с гор. Из воды пришли на болото тростники, хвощи, а из подлеска лиственных лесов - багульник, подбел, голубика и любимица северян - морошка. Все они удовлетворяются минимумом солей. Зато карликовые березы и некоторые ивы ведут свою родословную с гор. Возникнув в увлажненных горных долинах, они во время оледенения опустились на равнины и после отступания ледника нашли приют на болотах.

Растений - коренных обитателей болот - совсем немного. Одно из Них заканчивается маленькими ватными комочками - это пушица, другое - вкусными кисловатыми ягодами - это всеми любимая клюква. Среди мха можно обнаружить и маленькую росянку. Несмотря на свой рост, она настоящий хищник: в ее рацион входит "мясо" мошек и комаров. Блестящие капельки на ее листьях и волосках - это вовсе не роса, а клейкая жидкость. Прилипшую жертву росянка переваривает с помощью муравьиной кислоты, которую вырабатывают ее шупальца - волоски.

И росянка, и клюква, и ива - все они оставят свой след в торфе, станут его частицами. Болотная влага тормозит разложение отмершей органики: вода отрезает ее от воздуха. Естественно, быстрее разлагается то, что более всего по вкусу микробам и грибкам. Чаще всего это листья березы и ольхи. А вот сфагновые мхи разлагаются плохо - они содержат антибиотики.

Формирование торфа идет у самой поверхности, где бактерии наиболее жизнедеятельны. Здесь торф приобретает коричневый оттенок и гумифицируется. Обычно метровый слой торфа на верховом болоте накапливается за тысячу лет, то есть откладывается около миллиметра торфа в год.

Чем старше торф, чем он глубже залегает, тем больше в нем углерода и меньше других элементов, тем выше его отопительная ценность. По своей теплотворной способности глубинный торф соревнуется с древесиной и бурым углем. Обычно гектар болота при мощности торфяной залежи в один метр хранит огромные запасы тепловой энергии - 4109 ккал. Общее же количество торфа во всех болотах СССР достигает астрономической величины - чв тонн (в сухом весе). Это две трети мировых запасов! Энергетический эквивалент наших запасов торфа в килокалориях выразится числом с восемнадцатью нулями.

ДВА ВЗГЛЯДА НА ТОРФ

Попробуйте выжать воду из маслообразной массы торфа. Она не отдаст воду, будет скользить между пальцами. Почему же торф не отдает воду? Этот вопрос ведет нас в область коллоидной химии. Правда, физики могут возразить, что торф - это их объект, и, будучи коллоидом, по своим физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между твердыми телами, телами упругими и жидкостями. Химики подходят к торфу несколько иначе. Для них это обводненный, сложный коллоид, состоящий из клетчатки, лигнина, смол и других органических и минеральных соединений. Но будем диалектичны и признаем, что торфообразование одновременно и физический, и химический процесс.

Природа не создает копий, она творит только оригиналы. На всей Земле нет двух одинаковых болот. Поэтому анализы сотен образцов торфа дают сотни различных результатов. Во всяком случае большинство анализов говорит, что в торфе может быть от 5 до 65% неразложившейся целлюлозы, от 5 до 23% битумов, от 1 до 9% лигнина, до 40% гумусовых веществ ы небольшие количества кислот (щавелевой и янтарной). А вот как выглядит элементарный состав торфа: С - 50-60%, О - 30-40, Н - 4-6, N - 1-3,5; S - до 1,5%.

Но есть и другой взгляд - взгляд потребителя. К химизму торфа он подходит с практической точки зрения: какой торф пустить на удобрение полей, а каким обогреваться? Речь идет о двух типах торфа в соответствии с типами породивших его болот: "низинном" и "верховом". Лучше сжигать верховой торф; 52 зольность его сравнительно мала. В низинных торфах содержание минеральных веществ, а следовательно, и золы весьма велико. Он будет давать не столько тепла, сколько отходов. Зато эти отходы превращают низинный торф в ценнейшее удобрение. Сибирские болотоведы выяснили, что в ста тоннах низинного торфа заключено три тонны азота, 0,4 тонны фосфора и 0,4 тонны калия. Цифры как будто и небольшие, но если из этого количества торфа приготовить хороший компост, то им можно удобрить пять гектаров пашни, что гарантирует отличные урожаи на несколько лет. Итак, все, что поверхностные и подземные воды вынесли с полей и отдали болотам, руками человека возвращается на свое законное место.

ЩЕДРОСТЬ БОЛОТА

Если бы судьба болот решалась всеобщим референдумом, то, наверное, с их существованием было бы покончено. Но и без голосования ведется затяжная война с этими "мокрыми пятнами". Освоение болот идет так стремительно, что кое-где возникла угроза их полного исчезновения. И хотя общая площадь торфяных болот планеты пока превышает миллион квадратных километров, с 1967 году создай международный орган по охране болот и их изучению. Он объединяет ученых 18 стран.

Специалисты утверждают, что часть болот необходимо оставить в первозданном виде. И сделать это надо по нескольким причинам. Болота регулируют расход речных вод; они служат своеобразной губкой, удерживают избыток воды во время речных разливов и потом отдают ее в засушливое время. Иногда сохранение болот выгодно для животноводства: во время засух они становятся хорошими пастбищами. А как щедры болота на ягоды! Без всяких затрат, без всякой механизации и подкормки на болотном гектаре вырастает двести килограммов клюквы или 700-800 килограммов морошки.

Но и это не вся польза от болота. Вспомните - "каждый кулик свое болото хвалит". А за что? Да за то, что он там живет, кормится, выводит птенцов. И не только кулик, а сотни других видов птиц благодарны приютившим их болотам. Болота - излюбленное местообитание пушных зверьков: норки, ондатры, нутрии, выдры... Эти охотничьи оазисы манят к себе охотников всех стран. Американцы убедились, что аренда шалашей, хижин и охотничьих угодий дает большую прибыль, чем превращение болот в поля или пастбища. И, конечно, нельзя забывать о том, что болота порой остаются единственными убежищами редких видов растений и уникальных растительных сообществ.

НЕ ТОЛЬКО ТОПЛИВО

А. Оградим

Под невозмутимой поверхностью болота скрыта масса биохимических превращений, познание которых далеко не закончено. В отмерших частях растений (опаде) идет гумификация, интенсивно разлагаются углеводы. За счет этого быстро нарастает количество битуминозных веществ, которые накладывают отпечаток на весь процесс торфообразования - не дают сгореть растительной органике, подобно тому как она минерализуется в компосте. Битумы как бы сдерживают активность бактерий, работающих в верхнем, приповерхностном слое болота. Конечно, битумы не синтезируются в торфе, наоборот, они попадают в него вместе с спадом болотных растений. Мхи, осоки содержат примерно 2,5% битумов, а подбел, кассандра и багульник - в четыре раза больше. Ольха и осина на болотах накапливают в своей листве 7-9% битумов.

И, наоборот, гуминовые кислоты, которых также немало в болотных растениях, представляют собой благоприятную среду для бактерий, открывают дорогу новому биохимическому синтезу, благодаря чему торф обогащается физиологически активными соединениями. Кстати, и сами болотные жители - тростники и осоки - несут в себе специфические ускорители роста. Эти вещества тоже как-то влияют на химизм торфообразования. На специфике торфообразования в том или ином болоте сказываются и условия минерального питания будущей торфяной залежи, микроклиматические особенности и другие природные факторы.

Общее же направление химической перестройки растительного опада можно охарактеризовать так: в верхнем, активном слое болота, где работают бактерии, повышается содержание азота и лигнина. И, наоборот, падает процент легко гидролизуемых углеводов и целлюлозы. Главным же фактором в гумификации органики служит окисление лигнина.

Две трети мировых запасов торфа накопили болота нашей страны. Это огромное богатство, и распорядиться им надо рачительно. Торф - не одно лишь топливо. Чего только- не делают из него - от технического воска до лекарств, от высококонцентрированных торфо-минерально-аммиачных удобрений до типографской краски. Пропариванием и дальнейшей химической переработкой верхового торфа, содержащего много углеводов, получают щавелевую и уксусную кислоты, этиловый спирт, фурфурол. Ведутся эксперименты по выработке из малозольного торфа синтетического бензина, технологического газа для металлургии, а также торфяного кокса.

Щелочной обработкой из торфа выделяют гуминовые кислоты, целлюлозу. И кто знает - может, недалеко время, когда целлюлозно-бумажная промышленность будет начинать свой производственный, цикл не с рубки деревьев, а с добычи торфа. Торф - на все руки мастер; одну его тонну можно переработать в 200 кг кормовых дрожжей, или просто удобрить им поля, или употребить как сорбирующую подстилку на скотных дворах и птичниках. Биологически активные соединения торфа еще только начинают изучать. Но первые обнадеживающие результаты уже есть. В знаменитой глазной клинике имени Филатова в Одессе некоторые заболевания глаз лечат препаратами, приготовленными из торфа. Получены и средства от экземы и ожогов. Но работы тут еще непочатый край.

А иногда используются инертные свойства торфа - порошкообразный торф служит наполнителем в пенопластах, применяемых в автомобилестроении.

Торф в полном смысле начинает входить в наш обиход - в Латвии, например, выпускают так называемые микросадики: моховой известкованный торф в прозрачной полиэтиленовой упаковке. Микросадик, положенный на подоконник, в любое время года снабдит вас салатом или укропом. А вот другая точка соприкосновения горожанина с торфом - плиты из спрессованного и пропитанного огнестойкими кислотами торфа, все чаще применяют в строительстве - они великолепно изолируют жилье от уличного и соседского шума. Ну и, конечно, не надо забывать о том, что на торфе работают электростанции мощностью в несколько миллионов киловатт.