О ПРИРОДЕ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННЫХ КОМПЛЕКСОВ

Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск

Вопрос о генезисе грядово-мочажинных комплексов (ГМК) занимает исследователей уже около века.

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.

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.

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.

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.

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.