Болотный «кондиционер» планеты

Болотный «кондиционер» планеты Кислород

"главные легкие нашей планеты — это болота". "в мире науки" №3

Болота хранят память о прошлом Земли на протяжении миллионов лет и служат домом для многих животных, включая редкие виды водоплавающих птиц. О сложном болотном мире — наш разговор с доктором биологических наук Олегом Леонидовичем Кузнецовым, главным научным сотрудником лаборатории болотных экосистем Института биологии Карельского научного центра РАН.

— Что отличает болота от других экосистем?

— Болотные экосистемы — очень специфические природные образования. Перечислю три их отличительных компонента: высокая влажность, особый растительный покров и процесс торфонакопления. Функционирование болот, своеобразие накопления торфа в них связаны с анаэробными, то есть бескислородными условиями в почвенном слое. Отмирающие остатки растений не полностью разлагаются, и часть из них накапливается в виде торфа. В этой аккумуляции части органического вещества и заключается уникальная роль болот, в том числе в регулировке углеродного баланса на нашей планете.

— Чем было обусловлено появление болот на Земле?

— Важными условиями появления болот на нашей планете были теплый климат и выход растений на сушу, который произошел в девоне (девонский геологический период начался 419 млн лет назад и закончился 359 млн лет назад. —Примеч. авт.). Затем последовал кар- бон, продлившийся 65 млн лет. Именно в карбоновый период, то есть около 400 млн лет назад, существовали огромные тропические папоротники, древние хвощи и деревья высотой до 30 м, которые падали во влажные тропические болота, превращаясь в торф. Затем на протяжении многих миллионов лет этот торф постепенно углефицировался и превращался в каменный уголь.

Итак, первые тропические болота появились на Земле 400-450 млн лет назад. Они существуют и сейчас, но там произрастают уже совсем другие виды растений. В нашей бореальной зоне также очень высокое разнообразие болот: есть моховые, травяные и лесные болота, при этом их возраст составляет не более 10-12 тыс. лет. Разнообразие болот по всему миру менялось в ходе геологической истории, и те болота, которые мы имеем сейчас, сильно отличаются от своих предшественников.

— И, собственно, благодаря древним болотам мы имеем сегодня хорошо сохранившиеся образцы палеофауны. За счет чего достигалась такая замечательная консервация?

— Столь удивительной сохранности древних животных способствовали анаэробные, или бескислородные, условия. Да, немалая часть современных палеонтологических находок была обнаружена благодаря болотам. Чтобы тело животного сохранилось хорошо и надолго, болото должно быть довольно глубоким — нужно, чтобы организм, который туда упал, сразу же попал в анаэробную среду. Нередки и находки в болотах древних людей.

— Какие, например?

— В одной только Европе были сделаны тысячи таких находок. Но, пожалуй, наиболее известная из них — так называемый толлундский человек, найденный в Дании в 1950 г. Его тело было обнаружено в одном из торфяных болот в Толлунде на полуострове Ютландия. Мужчина ушел из жизни примерно в IV в. до н.э. Тело пролежало в болоте 2,4 тыс. лет, но даже его внутренние органы оказались в сохранности!

На болотах очень часто работают археологи, ведь древние люди нередко селились близ водно-болотных угодий. Так что болота сегодня — это своеобразные архивы динамики природы, и в этом тоже заключается их уникальность. Кроме того, торфяные отложения стали объектом исследования палинологов и палеогеографов, которые с их помощью пытаются восстановить динамику растительности и климата в разные эпохи на Земле. В торфе прекрасно сохраняются не только тела животных, но и остатки растений, в том числе их пыльца и споры.

— На какую же глубину должно упасть живое существо, чтобы оно хорошо сохранилось?

— Достаточно 30-40 см. Главное, чтобы не было проточности воды и поступления кислорода.

— Насколько я знаю, особенно хорошей сохранностью славятся болота Карелии. А что еще в них уникального?

— Карелия — один из сильно заболоченных регионов нашей страны. Но мы тем не менее не можем сравниться, например, с Западной Сибирью, где болота занимают вообще сотни миллионов гектаров.

Карелия очень богата разнообразными типами болот. Во многом это достигается благодаря послеледниковому пересеченному рельефу этой территории: много понижений рельефа, котловин, логов и т.д. Активное заболачивание Карелии началось около 10 тыс. лет назад по мере отступания ледника с ее территории. Все эти неровности рельефа с мелководными озерами, а потом уже со спущенными озерами стали зарастать влаголюбивой растительностью, началось накопление торфа. Сегодня болота занимают 30% территории Карелии.

— Получается, что карельские болота сформировались в то время, когда закончился последний ледниковый период на Земле?

— Да. И, начав расти тогда, они по-прежнему набирают обороты. Процессы заболачивания территории продолжаются.

— Раньше карельский мох активно использовался во время строительства, например при прокладке бревен в храмовых комплексах на острове Кижи. А как обстоят дела сейчас? Кто-нибудь конопатит дома карельским мхом?

— Это не исчезло. Дело в том, что во всех северных регионах в таежной зоне сфагновый мох вместе с зеленым мхом (кукушкин лен, неломкий и более жесткий) издавна и по настоящее время используют как прекрасный теплоизолятор в разных постройках. И второй важный момент: мхи считаются еще и хорошими антисептиками, предохраняющими древесину от гнилостных бактерий, грибков, потому что содержат фенольные вещества, основное из которых — сфагнол.

Научная сотрудница нашей лаборатории М.А. Бойчук изучала состав мхов, которые использовались при прокладке бревен в разных постройках на острове Кижи и в прилегающих деревнях Заонежья. Она выявила 18 видов разных сфагновых и зеленых мхов. В основном использовались мхи, растущие на болотах, но встречаются и такие, которые заготавливались со дна озер. На острове Кижи есть мелководный залив, который называется Мош – губа, то есть Моховая губа. Так вот, в кижских соборах в основном использовались зеленые мхи, которые вылавливались длинными граблями со дна этой Мош-губы.

— Это же сколько мха нужно на одну церковь!

— Немало, конечно. С болот и берегов озер мох доставляли целыми возами, благо, этого добра на болотах много и на строительство хватало. Мох заготавливали заранее, просушивали специальным образом. В северных деревнях при строительстве люди и по сей день используют болотный мох. И, знаете, он даже лучше, чем все эти современные минеральные ваты и наполнители. Кроме того, в составе мхов содержится натуральный антисептик, так что в пазах между бревнами в постройках нет процессов разложения, гнилостные микроорганизмы и грибки там не поселяются.

— Известно, что мох вносит основной вклад в образование торфа — столь ценного ресурса. Торф — это возобновляемое сырье?

— Торф может накапливаться сотни лет — настолько медленно, что не очень понятно, можно ли назвать его возобновляемым ресурсом. От годичной продукции, от тех растений, которые поступают и отмирают на болоте, в процессе торфонакопления остаются задействованными только 10-15% от общей массы, а остальные 85-90% минерализуются до воды и углекислого газа. Поэтому в мире вопрос о том, возобновляем торф или нет, остается дискуссионным как в научном плане, так и в экономическом и политическом.

В ряде стран, например в той же соседней Финляндии, торф до сих пор широко используется как топливо. В Финляндии этот вопрос сейчас очень остро обсуждается, так же как и в Евросоюзе в целом. При планировании и организации добычи торфа в каждой отдельно взятой стране и в каждом регионе объемы заготовок должны соотноситься с ежегодным приростом торфа. В энергетике будущего торф не сможет и не должен играть очень важную роль. При этом торф — прекрасное сырье для более глубокой химической переработки: в его составе битумы, смолы и многие другие компоненты. А главное, торф — это углеводы. Моховой торф низкой степени разложения, так называемый очес, используется как тепличный грунт и подстилка в животноводческих помещениях. Миллионы тонн такого торфа широко применяют в теплицах Европы: в Голландии, Дании и т.д. Раньше поставщиком этого торфа была в основном Ирландия, но у них этот ресурс уже практически исчерпан и сейчас моховой торф поставляют в основном страны Балтийского региона. Не забудем и про антисептические свойства такого торфа, потому что сфагнол и другие фенольные соединения препятствуют развитию различной гнили в теплицах, а на животноводческих фермах в значительной степени обеззараживают стоки.

— У торфа действительно огромная область применения.

— Да, и я перечислил лишь малую часть. Еще один вид торфа низкой степени разложения, так называемый белый торф, — это прекрасное сырье для гидролиза: он легко расщепляется с помощью обработки серной кислотой, образуется сладкая патока и при ее дальнейшей переработке возможно производство спиртов, кормовых дрожжей и других продуктов. Использование торфа очень многогранно. Он также прекрасный изоляционный материал, с его добавлением производятся теплоизоляционные плиты. Еще одна важнейшая функция торфа — он прекрасный поглотитель, у него огромная абсорбционная способность. Поэтому все нефтяные загрязнения, разливы нефти и других веществ или очистка загрязненных жидкостей от тяжелых металлов — это опять же различные торфяные фильтры, торфяные субстраты. В этом отношении торф с его огромной водоудерживающей и абсорбционной способностями незаменим.

Кроме того, болота — это и естественные природные фильтры. Загрязненные стоки предприятий, животноводческих комплексов, в которых содержатся тяжелые металлы, другие загрязняющие вещества, сливаемые иногда на болота, не попадают в водоемы именно благодаря болотам, которые могут поглотить до 90% загрязняющих компонентов. Все мы знаем, что многие наши реки, в том числе крупнейшая в Европе река Волга, вытекают из болот. Болота — это естественные биофильтры для нашей воды.

— Болота — это еще и сток углекислого газа на нашей планете. Хотя, с другой стороны, болота выделяют метан — один из сильнейших парниковых газов. Так чего все-таки больше: пользы или вреда?

— Оба этих процесса связаны с естественным функционированием болот. Процессы разложения органических веществ в глубоких частях торфяных залежей в анаэробных условиях действительно приводят к образованию метана, который частично выделяется в атмосферу. Если верхний слой торфа не залит водой, в нем есть кислород и метаноокисляющие бактерии, основная масса метана окисляется до углекислого газа и он поступает в атмосферу. Это характерно для сфагновых кочек и гряд на разных типах болот. На топких участках болот с водой на поверхности или около нее в верхнем слое торфа нет кислорода и окисления метана. Показатели по эмиссии метана для разных типов болот различаются в сотни раз, это можно наблюдать на расстоянии всего в несколько метров в различных грядово-мочажинных комплексах.

Роль болот в стоке углекислого газа в планетарном масштабе важнее, чем роль болот как поставщика метана, — то есть пользы все-таки больше. Все эти вопросы сейчас активно обсуждаются учеными в связи с потеплением климата и таянием вечной мерзлоты в наших арктических широтах, где мы имеем миллионы гектаров мерзлых бугристых болот. Когда происходит протаивание вечной мерзлоты, разрушение этих бугристых болот, активизируется процесс вторичного разложения торфа и эмиссия метана там значительно усиливается.

Во многих странах ведутся масштабные исследования роли болот в углеродном балансе планеты, предстоит еще очень много работы. Известно, что при связывании растениями в процессе фотосинтеза 1 т углерода (3,67 т С02 образуется 2.67 т кислорода, болыпая часть которого поступает в атмосферу. Часть органического вещества, поступающего на болотах в торфогенный слой, аккумулируется в торф. В разных типах бореальных болот это составляет 15-65 г на 1 м2, но в масштабах России это не менее 30-50 млн т в год. Аккумуляция торфа. или роль болот в поддержании углеродного баланса на планете, крайне важна, и если мы будем их осушать, осваивать, то выделение углекислого газа значительно возрастет в связи с активной минерализацией торфа. Подытоживая. скажу: основная и наиболее ценная функция естественных болот— поглощение углерода (углекислого газа). Болота поглощают в как минимум в два раза больше С02, чем бореальные леса.

— То есть в каком-то смысле легкие нашей планеты — не деревья, а болота?

— Да. Именно в регулировании углеродного баланса заключается уникальная биосферная роль болот. По оценкам экологов, естественная функция болот на порядок ценнее и важнее, даже в денежном выражении, чем использование их торфяных и других ресурсов, которое может привести к нарушению их естественного функционирования.

— Расскажите, пожалуйста, о флоре карельских болот.

— Флора болот специфична, там произрастают влаголюбивые виды растений, в основном те. что могут обходиться без кислорода за счет особого строения корневых систем: воздух они перекачивают по корневищам.

Болота у нас очень разные: от очень бедных верховых вод с бедными кислыми почвами до ключевых болот с их богатыми карбонатными водами, где произрастают многие виды орхидных растений— на болотах Карелии их около 20 видов. В целом флора болот Карелии — это более 300 видов сосудистых растений и около 130 видов мхов, включая целый ряд краснокнижных видов. Флора карельских болот крайне интересна. После отступления ледника более 10 тыс. лет назад к нам пришли растения из разных регионов: сибирские виды с востока, некоторые южные виды, северные арктические виды из Скандинавии, с Кольского полуострова и др. Многие из них находятся на границах своих ареалов и относятся к редким в регионе видам. В последнее издание Красной книги Республики Карелия, которое вышло в 2020 г. (я его главный редактор), внесены 144 вида сосудистых растений. 88 видов мхов и представители других групп растений и животных. Среди них значительное число обитают на болотах.

— Возможно, благодаря уникальным флоре и фауне в последнее время популярность набирает такое направление, как болотный туризм?

— Да, болота стали объектом и природного туризма, но в нашей стране это направление еще только начинает развиваться. А в западных странах, например в скандинавских. болотный туризм уже вовсю процветает. Массовый туризм на болотах невозможен без прокладки троп. Через болота должны быть сооружены специальные мостки, по которым туристы смогут спокойно передвигаться. Обустройство маршрутов, как вы понимаете, — это очень большая работа.

Конечно, многих в первую очередь привлекают флора и фауна болот, но если растения увидеть довольно просто, то с животными все обстоит куда сложнее. Гуси, лебеди, кулики, журавли и другие птицы— очень чуткие и, конечно, никого к себе не подпустят. В летнее время на болотах спасаются от кровососущих насекомых осторожные северные олени. Они приходят на болота, потому что открытые части болот всегда обдуваются ветром, а гнус, в том числе надоедливые комары, водится в основном на облесенных территориях.

Болотный туризм требует финансовых вложений. У нас в заповеднике «Костомукшский» проложены болотные тропы. В национальном парке «Паанаярви» тоже уже устроены маршруты с мостками через болота. В то же время в соседней Финляндии гораздо больше троп на болотах — думаю, около сотни.

Особенно интересное направление — бердинг- туризм, или наблюдение за птицами. Для всех любителей птиц, включая туристов и профессиональных орнитологов, на краю болот или на сухих лесных островах среди болота строятся специальные башни — наблюдательные пункты. Успешный пример такого туризма можно найти в Норвегии, где я работал в приграничном российско-норвежском заповеднике «Пасвик». Там по обе стороны границы построены специальные башни для наблюдения за птицами, а внутри этих башен — бинокли, определители птиц, журналы для записи наблюдений, книги по теме и т.д. Каждый турист обязательно должен сделать запись в журнале о том, какие виды птиц и в каком количестве он наблюдал. Эта информация важна для ученых. Но, конечно, для России это пока дело будущего. Очень много времени, сил и средств нужно на обустройство таких туристических маршрутов.

В «Пасвике» его знаменитая орнитологическая вышка не стоит прямо на болоте, а находится на маленьком островке — острове Варлама. Она была построена на средства Всемирного фонда дикой природы. На открытие этой вышки в 1995 г. приезжал принц Филипп, муж королевы Великобритании, который ушел из жизни в прошлом году. На момент открытия вышки он был президентом Всемирного фонда дикой природы и путешествовал по заповедникам разных стран.

— А для вас болота — это, наверное, место силы. Приходите туда просто отдохнуть?

— Знаете, есть такая присказка: «Почему ботаники находят деньги чаще, чем другие? Да потому что они под ноги все время смотрят!» Вот так и я, придя на болото, даже просто на прогулку, все равно смотрю под ноги: выискиваю, какой мох или мелкая травка передо мной, слежу затем, куда нога ступает, и т.д. — это уже профессиональное. С нетерпением жду каждого нового сезона: несмотря на возраст, хочется приходить на болота вновь и вновь. Это уже моя жизнь. Так сложилось, что даже моя дача находится рядом с болотом. Я часто хожу туда собирать морошку, хоть эта ягода и очень капризная и плодоносит далеко не каждый год. Там же на болоте беру мох для компоста. Вот такое практичное использование болота уже в своих личных целях. Так что без болот ни в науке, ни в жизни мне не обойтись.

Название видео

Фото на главной странице сайта: Игорь Георгиевский, КарНЦ РАН.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий