Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

Глава 1. Болотные системы в экологической емкости РФ

1.1 Признаки и свойства болотных систем

1.2 Процессы образования болотных систем

1.3 Влияние болотных систем на экологическую емкость

Глава 2. Ландшафтно-экологическая характеристика Севера-Запада Российской Федерации

2.1 Ландшафтная характеристика Севера-Запада Российской Федерации

2.2 Экологическая характеристика Севера-Запада Российской Федерации

Глава 3. Оценка влияния болотных систем на экологическую емкость ландшафта Севера-Запада Российской Федерации

3.1 Методология изучения болотных систем ландшафта Севера-Запада Российской Федерации

3.2 Процессы образования болотных систем ландшафта Севера-Запада Российской Федерации

3.3 Оценка болотных систем ландшафта Севера-Запада Российской Федерации

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Термин «болото», а тем более «болотные системы» вызывают даже в научном сообществе неоднозначную реакцию. И даже не смотря на все доказательства необходимости болот для нашей экосистемы, в настоящее время возникла серьезная проблема охраны болот. Темпы осушения болот в нашей стране настолько высоки, что во многих местах это грозит их полным исчезновением. Однако такой исход совершенно недопустим. Обычно на болотах в изобилии водятся сотни видов птиц, ценные пушные звери (нутрии, ондатры). Нередко болота представляют собой великолепные ягодники: там без всякого применения человеческого труда и удобрений растут клюква, морошка.

Болота являются единственным источником и кладовой неоценимого богатства - торфа. На торфе работают электростанции. Торф - важнейшее химическое сырье для получения минерально-аммиачных удобрений, спиртов, кислот, красителей. Лекарствами, приготовленными из торфа, лечат глазные болезни, ожоги, воспалительные процессы. [28]

Трудно переоценить роль болот в природном равновесии. Особенно велико значение так называемых верховых болот. В них, как в огромной губке, накапливается избыток влаги, расходующийся в течение лета на питание ручьев и рек, на поддержание влажности воздуха. Там, где верховые болота непродуманно поторопились осушить, сразу снизился уровень грунтовых вод, обмелели реки, превратились в бесплодные солончаки заливные луга.

Таким образом, болота как природные объекты представляют собой большую ценность. Круговорот воды в болотах в десятки раз медленнее по сравнению с реками или проточными озерами, и отравление, гибель болот вместе со всем их неповторимым растительным и животным миром может наступить быстро и необратимо.

Неоценимую пользу приносит не только рациональное освоение природных богатств болот, но и изучение процессов, протекающих в них.

Бесструктурные, водонепроницаемые пластичные слои почвы болотного дна (их называют глеевыми) образуются в природных условиях при активном участии микроорганизмов. Это подсказало ученым пути повышения накопительной способности искусственных водоемов. На основании изучения природных процессов глееобразования был предложен простой и дешевый биохимический метод, позволяющий значительно уменьшить влагопроницаемость искусственных водоемов и снизить потери воды.

Дальнейшее изучение таких сложных экологических систем, как болота, позволит биологам, гидрологам, почвоведам сделать вклад, имеющий существенное практическое значение. Благоприятную почву для этого создает включение территорий болот в состав заказников и заповедников.

В природных экосистемах нашей страны болота грают огромную роль. В данной работе будут рассмотрены болотные системы северо-западных регионов России. Помимо изучения процессов, связанных с образованием болотных систем, будет произведена оценка степени влияния этих систем на экологическую емкость.

Актуальность данной работы можно определить, как практическое исследование влияния болотных систем на экологическую емкость в качестве основополагающего фактора процессов развития экосистем. [17]

Цель исследования рассмотреть болотные системы северо-западных районов, как основной фактор, определяющий экологическую емкость местности.

Задачи исследования:

- рассмотреть общее понятие болотных систем;

- охарактеризовать процессы образования болотных систем;

- изучить влияние болотных систем на сложившуюся экосистему;

- рассмотреть основные методы изучения болотных систем;

- охарактеризовать болотные системы Северо-Западного региона;

- провести общую оценку влияния болотных систем на общую экологическую емкость района.

Научная новизна работы определяется отсутствием практических наработок области определения экологической емкости с точки зрения общего анализа болотных систем, а не отдельно взятых элементов каждой системы в частности.

Практическую новизну работы можно обозначить неоценимым вкладом в экологическую оценку сложных многофакторных систем.

Глава 1. Болотные системы в экологической емкости РФ

1.1 Признаки и свойства болотных систем

По своей сути болото представляет собой участок суши с сильным переувлажнением и толстым верхним торфяным слоем от 30 см и более. Причиной переувлажнения может быть как слишком близкое расположение грунтовых вод, так и отсутствие естественного стока при обильном выпадении осадков; нередкой причиной становится постепенное зарастание естественных водоемов со стоячей или слабопроточной водой.

В основе образования болота лежат процессы оглеения почвы, при которых образуется плотный, не проницаемый для воды слой. В результате накапливаемая в верхнем слое почвы влага не уходит в нижние пласты и материнскую породу, а остается на поверхности.

Большое количество влаги препятствует полной минерализации органических веществ, в результате чего остатки растений и листьев, не способные до конца перегнить в кислой среде, накапливаются в верхнем слое почвы и образуют толстый пласт торфа. [5]

Неполноценное анаэробное перегнивание с недостатком кислорода из-за высокой влажности препятствует образованию гумуса, поэтому торфяные почвы достаточно бедны полезными для растений микроэлементами, а на верхней оторфованной подстилке начинают поселяться те виды растений, которым хватает небольшого содержания азота, калия и фосфора, это в первую очередь сфагновые мхи, характеризующие растительный покров торфяных почв.

Торфообразование происходит при накоплении неразложившихся или полуразложившихся растительных остатков в результате плохо выраженных процессов гумификации и минерализации растительности. Следствием торфообразования является консервация элементов зольного питания. Она заключается в том, что питательные вещества, поглощенные растениями, по причине слабой минерализации растительных остатков не переходят в доступные для других поколений растений формы.

Оглеение представляет собой биохимический процесс превращения окисного железа в закисное и происходит под действием анаэробных микроорганизмов, отщепляющих от окисных форм соединений часть кислорода. [18]

Различают три вида минерального питания болот - атмосферный, атмосферно-грунтовый и аллювиально-делювиальный. В зависимости от типа питания и условий образования формируются верховые, низинные и переходные болота, различающиеся как составом растительности, так и почвами.

Верховые болота образуются из переходных болот или при непосредственном заболачивании суши атмосферными или мягкими грунтовыми водами. Располагаются верховые болота обычно на плоских, плохо дренированных элементах рельефа с бедными почвами. Содержание растворенных в воде верховых болот питательных веществ очень незначительно, поэтому в таких условиях развивается крайне нетребовательная к элементам питания растительность.

Низинные болота образуются в пониженных элементах рельефа, при заболачивании суши жесткими грунтовыми водами или заторфовывании водоемов. В таких водах достаточное количество питательных веществ, поэтому на низинных болотах хорошо развиваются злаки, осоки, зеленые мхи, из древесных пород -- черная ольха, береза, ива и т. д. В связи с этим различают зелено-мховые, ольшаниковые, осоковые низинные болота и другие.

В процессе развития низинные болота превращаются в другие типы болот. Происходит это потому, что верхняя часть торфа при нарастании постепенно отрывается от жестких грунтовых вод и питание растений начинает осуществляться за счет мягких атмосферных осадков. В связи с этим меняется состав растительности и низинное болото превращается в переходное.

Переходные болота образуются из низинных или формируются, непосредственно при заболачивании суши, когда увлажнение осуществляется попеременно жесткими и мягкими водами. По составу растительности переходные болота занимают промежуточное положение между верховыми и низинными, приближаясь больше к верховым. Переходные болота, в свою очередь, при дальнейшем развитии еще больше отрываются от грунтовых вод и превращаются в верховые.

Превращение водоемов в болота происходит стадийно. В начале заболачивания на дне водоема откладывается ил, который приносится с окружающих возвышенностей талыми снеговыми водами и атмосферными осадками. К этому илу примешивается ил, попадающий в воду при размывании берегов. В результате этих многолетних отложений водоем постепенно мелеет. [9]

На второй стадии водоем заселяется планктонными (взвешенными в воде) организмами, преимущественно водорослями и ракообразными. После отмирания они смешиваются с илом на дне водоемов, увеличивают общую массу отложений и еще больше способствуют их обмелению.

Одновременно со второй происходит и третья стадия -- берега и прибрежные пояса водоемов зарастают растительностью, прикрепляющейся к прибрежным и донным отложениям. После отмирания растения опускаются на дно, разлагаются в анаэробных условиях и образуют торф.

В связи с отложением торфа происходит постепенное обмеление водоема, растительность все дальше и дальше перемещается от берега к середине, что со временем приводит к полному его зарастанию и заторфовыванию. Наконец, наступает последняя, четвертая, стадия, когда водоем превращается в травяное или осоковое болото.

Заторфовывание происходит тем быстрее, чем мельче водоем и чем спокойнее в нем вода. Процесс образования болот широко распространен в зоне ледниковых отложений, где много мелких озер, ручьев и рек с медленно текущей водой.

Почвы низинных болот имеют нейтральную или слабокислую реакцию, содержат большое количество азота, высокозольные, с низкой влагоемкостью. Почвы верховых болот, наоборот, кислые, содержат значительно меньше азота, малозольные, но очень влагоемкие. Почвы переходных болот имеют промежуточные свойства. [11]

Торф низинных болот обладает лучшими физико-химическими свойствами: имеет высокую степень разложения, зольность его достигает 25 % и более, содержание азота -- 3--4 %, реакция слабокислая. Содержание фосфора сравнительно невелико и колеблется в широких пределах -- от 0,15 до 0,45%. Все торфяные почвы, бедны калием.

Торф верховых болотхарактеризуется меньшей степенью разложения, его зольность не превышает 5%, он беден элементами питания, реакция сильнокислая.

Торф всех видов болот имеет высокую емкость поглощения, но степень насыщенности основаниями у низинных торфов достигает 70--100 %, а у верховых -- не превышает 15--20 %. Для торфа характерна очень высокая влагоемкость, но особенно она велика у верхового -- 600--1200 %. С увеличением разложения влагоемкость торфа понижается. [12]

1.2 Процессы образования болотных систем

Специалисты классифицируют болота по расположению, растительности и другим характеристикам. Наиболее распространено деление по условиям водно-минерального питания. Низинные, или эвтрофные, болота получают минеральные вещества из ручьев, рек и грунтовых вод. В таких местах живут растения, которые не выносят минерального голода: береза пушистая и ольха черная, тростник и осока, калужница и ирис желтый. Постепенно болота зарастают, формируют торфяной слой и превращаются в переходные - промежуточные между низинными и верховыми.

Иной облик у верховых, олиготрофных, болот. Вода и скудные минеральные вещества попадают сюда только с атмосферными осадками. Растут здесь багульник, клюква, пушица и другие растения, не требовательные к питанию. Однако эдификаторы (средообразующие растения), конечно, сфагнумы - здесь их царство. Деревья же выглядят угнетенными, их корни не могут пробиться через слой торфа к минеральным веществам. Взгляните на невысокие болотные сосны с причудливо извилистыми сучьями - вековые деревья ростом в несколько метров. [10-13]

Ученые выделяют два основных пути образования болот: заторфовывание водоемов, или озерное заболачивание, и заболачивание суши. Первый способ - возникновение болот после отступления ледника. Вот одна из схем: ледниковые озера постепенно зарастали тростником, осокой и другой растительностью, приобретая форму блюдца с краями из корневищ, - вариант низинного болота. Еще немного - и вместо открытой воды перед вами лежит прочный ковер - сплавина. Минерального питания для осоки и других обитателей низинного болота уже не хватает, и сплавину начинает заселять сфагновый мох и другие, менее требовательные к питанию растения. Возникает верховое сфагновое болото с торфом. Так до сих пор на наших глазах образуются болота на месте некоторых озер лесостепной зоны. Вот иной путь развития болот. В районах, где осадки преобладают над испарением, вода промывает почву, и она становится менее плодородной. Со временем большие пространства, как одеялом, покрываются сфагновыми мхами, и образуются покровные болота.

Болота регулируют полноводность рек, в том числе таких крупных, как Днепр. Они могут остановить лесные пожары и очистить загрязненные воды с наших сельскохозяйственных полей. Болота - истинные легкие нашей планеты. Они в десять раз больше, чем леса, поглощают углекислого газа и выделяют кислорода.

1.3 Влияние болотных систем на экологическую емкость

Рассмотрим видовое разнообразие, а также особенности болотной флоры и фауны.

У болотных растений жесткие мелкие листья, иногда с восковым налетом, края загнуты вниз. Так берегут воду зеленые обитатели засушливых мест. Неужели жителям болот не хватает воды? Оказывается, она может быть не доступна корням. Сфагнум и торф плохо проводят тепло. В результате корни живут «в холодильнике»: при +27 °С на поверхности на глубине 25 см не теплее +0,5 °С, листья же продолжают активно испарять воду. Такое явление называют физиологической сухостью. Повышенная кислотность, создаваемая сфагнумом, тоже мешает всасыванию воды. [22]

У болотных растений есть и другая проблема - нехватка фосфатов и нитратов. На помощь приходят грибы и цианобактерии. Клюква, черника и другие вересковые вступают в симбиоз (взаимовыгодное сотрудничество) с грибами, образуя микоризу, их корни буквально оплетены грибными нитями. Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) живут в листьях сфагнума и добывают для него азот из атмосферы.

Странно выглядят на болоте, среди обилия воды, кустарнички со всеми признаками засухоустойчивых растений. Словно произошло фантастическое смещение в пространстве - и пересеклись, наложились друг на друга два очень не схожих ландшафта. Этим бы кустарничкам другой фон: раскаленные скалы, сухие пески. Но здесь вокруг них мхи, напитаны влагой. И бесчисленные мочажины. И целые озерки.

Болотные растения делают все возможное, чтоб уменьшить испарение. Листья многих растений словно вощеные - восковой налет придерживает испарение. А у других листья покрыты чешуйками: они как заслонки над устьицами. Регуляция испарения получается вполне надежная. Например, у вереска листья у него свернуты в трубочку, что устьица оказалась на его внутренней стороне, очень похожим способом пользуется и водяника. Ива лапландская ограничивает испарения опушеним листа с двух сторон.

Болотные растения часто стараются уменьшать испаряющуюся поверхность листьев. К их цилиндрической форме или завернутым внутрь краям независимо пришли самые разные растения - от кукушкиного мха до пушицы. Это так называемые ксерофитные, засухоустойчивые признаки, черты растений, встречающихся в основном на юге.

Болотные растения не укладываются в логику здравого смысла. Они алогичны, парадоксальны. Мы привыкли считать, что все в природе гармонично. Но здесь случай явной дисгармонии между растениями и параметрами среды. Впрочем, не будем спешить с выводами. То, что в одной системе отсчета кажется дисгармонией, при ином подходе может обнаружить свой целесообразный смысл. Еще Гераклид говорил: "Скрытая гармония, лучше явной". [8]

Да, по внешним признакам болотные растения диссонируют с окружающей средой. Но правильно ли мы толкуем природу этих признаков? Быть может, мы слишком поверхностно судим об экологических соответствиях и несоответствиях. Ведь все дисгармоничное отбрасывается естественным отбором.

Ксероморфизм, засухоустойчивые признаки болотных растений вызвали к жизни множество гипотез. Обычно одна гипотеза подчеркивает другую. Нов случае с болотными растениями все сложнее и интереснее. Поначалу и здесь думали: вот она новая смелая идея делает ненужными предшествующие концепции. Но потом выяснилось, что в старых взглядах была толика истины - осознание этого помогло шире взглянуть на проблему.

Родоначальником в ее изучении стал ботаник В. Шимпер. выдвинутая им концепции "физиологической сухости" утверждала: хотя на болоте много воды, но она остается недоступной для растений.

Почему?Тут называлась серия причин. Главная - перепад температур на болоте: корни соприкасаются с ледяной водой, а стебли и листья находятся в хорошо прогреваемом слое воздухаПоэтому можно предложить, что у растения возникает разбалансировка: скорость всасывания воды отстает от скорости ее испарения. Корням - холодно, листьям - жарко. Корни работают еле-еле, а листья активизированы теплом, светом.

Однако против были выдвинуты контраргументы. Вот они: опыты показали, что болотные растения хорошо всасывают воду, причем даже при низких температурах. Болотным кустарничкам в этом помогает грибная микориза. Она работает как надежный насос даже тогда, когда корни погружены в смерзшийся торф.

Быть может, физиологическая сухость вызывается иными причинами? Во-первых, торф связывает воду, поэтому на болоте ее основная масса находится в несвободном состоянии; во-вторых, болотная вода насыщена кислотами и не каждое растение решится всасывать ее; наконец, в этой воде очень мало кислорода, что тормозит течение многих жизненных процессов. Однако факты противоречат этим доводам. Конечно, растения не могут извлечь воду, плененную клетками мха сфагнума: вода эта, так сказать, за семью замками. Но и свободной воды на болоте более чем достаточно. Насыщенность ее кислотами и слабую аэрированность растения тоже успешно обходят.

Правда, бывают в жизни болота критические моменты. Это длительные засухи. Гипотеза физической сухости утверждает, что ксерофитные признаки - это адаптация, приспособление к катастрофическим засухам. Однако от засухи страдают и леса, и луга. И все же там нет растений, похожих на обитателей болот. И вот еще одно соображение против тории физической сухости: верховые болота, мучимые сильными засухами. - молодое явление биосферы, тогда как засухоустойчивые черты болотных растений сформировались гораздо раньше. Конечно, они стали полезными в новых условиях. Но прямого приспособления тут быть не могло.вообще возраст болот еще несколько мал, что эволюция там пока слабо проявила себя.

Засухоустойчивые черты болотных растений исследователям не применено хотелось связать с дефицитом влаги. А что, если это не заслонки от воды, а зонтики от солнца? Впрочем, может быть, и то, и другое одновременно. То есть ксерофитные черты могут обеспечивать сразу две функции: поддерживать испарение и уменьшать инсоляцию. Тут мы вместо категоричной формулы "или-или" пользуемся более гибкими "и то, и другое". Пожалуй это более подходит для познания таких неоднозначных явлений, как ксеромофортность болотных растений. [11]

Возможно, это связано с особенностями фотосинтеза на болоте. Для его успешного протекания необходим азот - без этого элемента нельзя построить белки. Такая гипотеза хорошо объясняет, почему у многих болотных кустарничков сохранилась черта тропических растений - вечнозеленые листья. Верно, и консерватизм иногда бывает полезен: удержав особенности своих теплолюбивых предков, болотные кустарнички проявили дальновидность - на севере ксероморфортность приобрела новый жизненный цикл.

Азотное голодание, пожалуй, главная причина засухоустойчивых структур. Но, усилив азотное питание болотных растений, мы будем вынуждены признать.что их ксероморфоность не уменьшилась.

Болотные растения вынуждены замедлять жизнедеятельность.они уменьшают приток света, ограничив расход воды, что обрекает их на несколько пассивную роль в биосфере. Потребление воды и света - этих ускорителей жизни - сводиться к минимуму. Эта скованность имеет прямое физиологическое выражение: белковые коллоиды, обладающие сродством к воде, в их клетках сильно обезвожены. Вокруг растения - избыточная влажность; внутри - предельная сухость. Отсюда засухоустойчивые признаки.

Гипотеза внутренней физиологической сухости возвращает нас к классическим взглядам В. Шемпера. Но возвращает не в буквальной, а переработанной форме. Перед нами спираль познания: на новом витке повторяющиеся черты прежнего опыта.

Фауна болот не характеризуется подобным разнообразием, но большинство видов относятся к реликтовым или видам эндемикам, которые очень чувствительны к условиям среды обитания. Например, выхухоль, которая встречается исключительно в болотных системах севера нашей страны, она относится к исчезающим видам, поскольку осушение болот привело к значительной гибели представителей данного вида.

Среди самых узнаваемых можно назвать болотную черепаху, которая давно перешла в статус домашних любимцев.

Тем не менее, фауна болот гораздо менее разнообразна, чем фауна лугов и лесов, объясняется это специфичностью условий проживания на болоте в условиях повышенной влажности, а также отсутствия больших объемов свободной воды, как в случае с условиями среды гидробионтов, так и в случае с сухопутными организмами, которым трудно передвигаться по болоту. [29]

Стоит принять во внимание также специфичность кормовой базы, образованной болотными растениями. Далеко не каждый организм способен питаться столь трудным к употреблению растительным субстратом.

Нельзя однозначно оценить роль болот в экологической емкости местности. Поскольку, несмотря на небольшое видовое разнообразие, растения и животные болот представляют собой достаточно интересные морфологические группы, которые характеризуются отличительными признаками, а также особенностями в отношении которых до сих пор ведут споры ученые. Болото - это дом для реликтовых растений, которые произрастали на них еще в эпоху динозавров, и по сей день остаются одними из древнейших форм растений. То же касается и животных. Многие виды способны выживать только в условиях болотных систем, что уже поставило их под угрозу вымирания. Поэтому можно сказать, что экологическая емкость болот не велика, но их собственное значение для сохранения биоразнообразия нашей планеты - неоценимо, особенно в условиях постоянного осушения болот для строительных и сельско-хозяйственных нужд.

Глава 2. Ландшафтно-экологическая характеристика Севера-Запада Российской Федерации

2.1 Ландшафтная характеристика Севера-Запада Российской Федерации

Возраст ландшафта Северо-Западного региона составляет чуть более 10000 лет. Ледник сошедший со Скандинавских гор 50-80 тысячелетий назад, навсегда изменил облик рассматриваемой территории. Если посчитать среднюю скорость его годового продвижения, то она покажется совсем уж небольшой - 50-70 метров. Но наступление ледника, шло неравномерно и такой показатель не может быть отправной точкой в рассмотрении этого природного явления. По ходу своего продвижения ледник то останавливался, то отступал, но после короткой „передышки“ вновь продолжал двигаться на Русскую равнину. Его направление - на юг и юго-восток - можно легко определить по любой географической карте.

По территории Северо-Западаледникдвигался овальными языками шириной в десятки, иногда в сотни километров при средней толщине слоя - 50 метров. Языки наплывали друг на другас небольшим уклоном и, съезжая с него, врезались в материк. Ледникперемещал по территории песчаные грунты вперемешку с камнями. Встречая же на пути более твердые грунты, ледник скользил по ним почти горизонтально. [32]

Сила ледника была огромна, он протащил по всей территории обломки горных породогромных размеров. Но в настоящее время на рассматриваемой территории встречаются камни от метра до полуметра в диаметре. Их овальная форма легко объяснима. Видимо, они попадали между ледниковыми языками и словно жерновами, отшлифовались в валуны.

Первые крупные наступления ледника, идущие со значительным уклоном, вырезали будущие мелководные заливы Балтийского моря - Ботнический и Финский. Вскоре, наткнувшись на гряду плотного песчаника, ледник замедлил свой ход и изменил направление от Ленинградской области на Новгородскую. Леднику «противостояли» песчаные гряды высотой 100 и более метров.

Потом ледник замедлил продвижение в южном направлении и разделился на два рукава. Попробуем оценить толщину льда в этот период. Сначала вычисляем высоту ледника геометрическим путем, а затем, беря в расчет минимальный уклон, нужный для скольжения льда (К = 0, 014), можем определить его толщину. Полученные результаты совпадают - 700 метров. Поверхность ледника не была абсолютно ровной и гладкой, потому коэффициент скольжения можно увеличить примерно в полутора раза, и тогда к вычисленной отметке необходимо добавить еще 120 метров.Ученые посчитали, что нарастание на севере страны такой огромной ледяной массы привело к понижению уровня Мирового океана примерно на 100 метров. Большая часть образовавшегося льда оказалась на материках в северном полушарии. [4]

Первое освобождение ото льда в пределах Северо-Западных территорий произошло 13500, а окончательное - 9500 лет назад. В этом же промежутке времени происходило образование ледниковых и проточных озер. Ледниковые озера имеют овальную форму, слегка вытянутую по ходу движения ледника. Все они не очень глубокие и имеют ровный рельеф дна.

Проточные озера образованы вымыванием рыхлых пород потоками воды. Они имеют более вытянутую форму и значительную глубину. По заключению геологов, уровень потока в момент их образования был на 30-40 метров выше, чем в настоящее время. Но по мере отступления ледника и образования ледниковых озер направление стока изменилось на противоположное. Об этом свидетельствует сходный по очертанию изгиб берегов этих озер, состоящих как бы из двух частей. Так же выглядят и соединенные протокой Псковское и Чудское озера, которые образовались в тот же период.

К послеледниковому периоду можно отнести образование карстовых пещер в обрывистых берегах рек. Поверхность стен в пещерах гладкая, отшлифованная водяными потоками. Сейчас по верхнему срезу этих пещер мы можем определить уровень воды, который был здесь около 12 тысяч лет назад. [12]

Интересно, что геологические процессы на территории Северо-Запада, связанные с последним ледником, происходят и сегодня. Ученые вычислили регенеративные процессы по восстановлению уровня земли после ее прогиба под тяжестью ледника. На рассматриваемой территории за последние 100 лет подъем поверхности составил 28 сантиметров, а по южному берегу Финского залива - на 52см. Уровень поверхности юга Ленинградской, Псковской и Новгородских областей всего лишь на 3 см.

Конечно, сегодня эти сантиметры на нашу жизнь почти не влияют. А вот несколько тысячелетий назад такие изменения были более внушительными, что заметно сказывалось и на рельефе. По данным ученых, в послеледниковый период общий подъем Карельского перешейка составил более 70 м, а в равнинной части Ленинградской области - 10-12 м.

На географической карте с указанием глубин морей и озер хорошо виден геологический разлом, проходящий через Финский залив, Ладожское и Онежское озера к Белому морю, который разделяет скандинавскую и восточноевропейскую материковые плиты. Они имеют разнородное геологическое строение. Скандинавская плита состоит из гранитов, диабазов и прочих пород магматического происхождения, восточноевропейскую плиту составляют многометровые толщи осадочных пород палеозойской эры. Этот разлом отличается сейсмической активностью. В карельских легендах есть упоминания о „содрогавшихся и рухнувших“ скалах. Вот неполный перечень землетрясений, зафиксированных в русских летописях за последнее тысячелетие:

1107, 1109, 1328 гг. - землетрясения в Новгороде;

1577 г. - землетрясение в Кракове;

1627 г. - землетрясение на Северной Двине;

1751 г. - в октябре - декабре было 7 землетрясений в Финляндии, „поколебало дома“;

1767 г. - сильное землетрясение в Польше;

1771г. - землетрясение на Кольском полуострове. В домах жителей Колы с крыш ехала черепица. Сопровождалось шумом „…как бы от телеги, едущей по мостовой“;

1785 г. - землетрясение в Кракове. На следующий год - в Силезии, Богемии и Польше;

1804 г. - землетрясение (небольшое) в Петербурге;

1819 г. - в Лапландии сильное землетрясение;

1847 г. - землетрясение в Архангельске;

1881 г. - землетрясение в районе Нарвы 16 января;

1882 г. - землетрясение в Финляндии (15 июня), в Лапландии (23 июня) и на Аландских островах (30 июня).

Геологические процессы в районе этого разлома происходят и в наше время. Это последствия продолжающегося подъема Скандинавского полуострова. [5]

Показателем происходящих геологических процессов на северо-западе России может служить знаменитый Вороний камень на Чудском озере. Во время битвы Александра Невского с немецкими рыцарями он возвышался над гладью озера более чем на два метра, а сейчас целиком скрыт под водой. Объясняется это явление поднятием западного берега озера и опусканием восточного.

Изменения в ландшафте северо-запада России происходят и сегодня. Количество рек длиной до 20 км за последнее столетие сократилось в два с лишним раза. Многие из них только на картах называются реками, а на самом деле давно превратились в ручьи. Причины этого - вырубка лесов, промышленные разработки песка, торфа и других ископаемых. Мелиоративные работы, строительство дорог, линий электропередач и других крупных объектов привели к нарушению водного баланса и резкому снижению уровня водоемов. За последние 50 лет он понизился так, как в естественных условиях понижался за тысячелетие.

На равнинных участках местности со слабым водостоком происходит заиливание и активное зарастание берегов малых и больших водоемов. Это приводит к уменьшению их площади и даже исчезновению. На этот процесс в немалой степени влияет и распашка земель из за чего дождевыми стоками в водоемы сносится верхний слой почвы. По мнению гидрографов за последние 300 лет заиливание рек и озер по России, в среднем составило около метра.

Пожалуй, самым ярким примером этого явления может служить озеро Ильмень. Его средняя глубина сейчас составляет всего около трех метров, а примерно 10000 лет назад была почти в семь раз больше. Скорость течения полноводной реки Волхов, вытекающей из Ильменя, невелика. Это объясняется наличием порогов в районе города Волхова, где в начале ХХ века была возведена первая в России гидроэлектростанция. Именно с малым перепадом высот связано необычное явление, которое неоднократно отмечали новгородские летописцы. Вот некоторые из записей:

1063 год - сушь, в Новгороде в течение пяти дней „иде Волхов вспять“;

1176 год - „Иде Волхов опять на възводе по пять дни“;

1313 год - три дня Волхов тек в обратном направлении, а в 1373 год это продолжалось семь дней; в следующие два года это явление повторялось;

1415 год - „Вода идяше назад в Волхове и во многих иных реках“;

1468 г. - „… река Волхово снизу вверх шла 4 дни“; 1525 год - весной вода в Волхове шла вверх „ни ветром, ни бурей, но повелением творца своего бога“.

В последние несколько столетий течение Волхова вспять документально не зафиксировано. В научной литературе нет сколько-нибудь вразумительного объяснения записей летописцев. Но рискну высказать такое предположение. Обратное течение могло происходить только в одном случае: когда уровень озера становился ниже уровня реки у порогов. Тогда вода, пополнявшая Волхов из многочисленных притоков, шла не в Ладожское озеро, а назад.

В летописях ни разу не упоминается о полном пересыхании Ильменя, из чего следует, что еще 500 лет назад его глубина должна была быть не менее 15 м (геологический разрез озера показал глубину на момент образования - 20 м). Получается, что за первые 10000 лет существования озера заиливание составило около 5 метров, а за следующие 500 лет, отмеченных активной жизнедеятельностью человека, более десяти. Это наводит на довольно грустные размышления о дальнейшей судьбе этого древнего водоема. [23]

Все ледниковые озера региона имеют общую историю. Почти полторы тысячи лет назад, когда наши земли обживали славяне, уровень озер был на метр-полтора выше и по площади они были в 5-10 раз больше. На современных картах видно, что большинство водоемов окружено маленькими озерцами и болотами глубиной до двух метров. Поначалу понижение уровня воды шло медленно, оно ускорилось лишь 3500 лет назад, когда климат стал значительно суше, а уровень Балтики стабилизировался. Особенно это заметно по озерам, находящимся на границе водоразделов Тигоды и Вердуги, где очень интенсивно шел процесс заболачивания и торфообразования.

В формировании рельефа Северо-Западногорегиона вносит свой вклад и растительность. Ежегодно в болотах нарастает около 1,5 мм торфа. В Луге на перекрестке ул. Болотной и пр. Володарского обнаружена торфяная линза толщиной более 4 метров, что говорит о длительном существовании на этом месте болота (около 7000 лет). Еще более впечатляет слой торфа, обнаруженный в зажелезнодорожной части г. Луги - около 7 метров, следовательно, возраст этого болота не менее 10000 лет, возникло оно в этом месте почти сразу после схода ледника. [14]

2.2 Экологическая характеристика Севера-Запада Российской Федерации

Северо-западная часть Российской Федерации занимает большую площадь, приблизительно 1,7 млн. м. Общее число жителей немногим менее 18 млн. человек. Северо-запад России включает в себя два экономических региона. Это Северный экономический регион, которому принадлежат Архангельская, Вологодская, Мурманская области, республики Карелия и Коми, и Северо-Западный экономический регион, в который входят Петербург, Ленинградская, Псковская, Новгородская и Калининградская области.

Российский Северо-запад имеет прямой выход к другим государствам: Норвегии, Финляндии, Эстонии, Латвии, Беларуси. Территория омывается Баренцевым, Белым, Карским и Балтийским морями. С российской стороны Северо-Запад граничит со Смоленской, Тверской, Ярославской, Костромской, Кировской, Пермской и Тюменской областями.

Северо-западная часть имеет большое значение для Российской Федерации. Санкт-Петербург и Ленинградская область - это центр машиностроения, электротехнической, оборонной, строительной промышленности, транспорта и сельского хозяйства. В Мурманской области развиты рыбная отрасль, черная и цветная индустрия, судоремонт, морской транспорт, производство электроэнергии и оленеводство. Архангельская область - это центр лесной, рыбной, нефтехимической промышленности, в г. Плесецке находится космодром.

В Вологодской области преобладают черная металлургия, лесная промышленность и сельской хозяйство. Две относительно маленькие области - Новгородская и Псковская - это исконно русские земли, которые не богаты полезными ископаемыми, но где имеются крупные машиностроительные, электротехнические, химические и деревообрабатывающие предприятия. В Республике Карелия ведущими отраслями являются лесная, целлюлозно-бумажная, железорудная и рыбная. В республике Коми имеются большие запасы каменного угля, нефти, газа, древесины и других полезных ископаемых. В силу высокого экономического развития на Северо-западе России сложилась тяжелая экологическая ситуация. [2]

На территории России к концу 2012 года образовалось 28 районов экологического бедствия, более 100 районов с острыми экологическими ситуациями. Ученые Института географии Российской Академии Наук выделили около 800 районов, где природная среда сегодня неблагоприятна для жизни людей. Занимают эти территории 3,7 млн. кв. километров или 16% всей площади бывшего СССР. В экологически неблагоприятных условиях живет пятая часть населения бывшего Союза, в т. ч. около 40% городских жителей. Благодаря огромным природоохранным мероприятиям состояние экологии в развитых странах стабилизировалось и даже несколько улучшилось. Наиболее яркие примеры - это частичное восстановление рыбных запасов, экосистем Великих американских озер, реки Рейн, которые в 1960-70-ых годах находились на грани гибели в них всего живого. В Российской Федерации экологическая ситуация далека от стабильности, она по-прежнему ухудшается.

Особенно тревожная ситуация сложилась на Севере России. Экологически наиболее напряженные районы - это Кольский полуостров, территории вокруг гг. Норильска, Архангельска, Санкт-Петербурга, полуостров Ямал, Ладожское озеро.

Кольский полуостров входит в число 28 районов экологического бедствия страны. Природа Кольского края разрушалась, постепенно с конца 1930-х годов и особенно интенсивно в 1960 - 70-е годы. В Мурманской области сложились известные промышленные центры:

- Мурманск - рыбная отрасль;

- Кировск и Апатиты - добыча апатита;

- Мончегорск, Никель и Заполярный - производство цветных металлов;

- Оленегорск и Ковдор - добыча железорудного концентрата;

- Кандалакша - производство алюминия;

- Ревда - добыча редкоземельных металлов.

Непрекращающаяся добыча и переработка природных ресурсов Кольского Севера требуют перехода к безотходным технологиям, применяемым на Западе. Но невозможность положительного решения данного вопроса заключается в отсутствии денежных средств на их приобретение.

Промышленные предприятия загрязняют природу вокруг городов Мончегорска, 3аполярного, Никеля, Апатиты, Кировска, Ковдора, Кандалакши, Оленегорска, Ревды, Колы, Мурманска, Североморска. Главные виновники гигантские промышленные предприятия: комбинаты «Североникель», «Печенганикель», объединение «Апатит», Ковдорский, Оленегорский, Ловозерский горно-обогатительные комбинаты, Кандалакшский алюминиевый завод. [14]

Техногенные пустоши, на которых полностью исчезла растительность, находятся вокруг большинства промышленных районов области. Наибольшие площади они занимают вокруг комбинатов «Печенганикель» (450 - 500 кв. км) и «Североникепь» (300 - 350 кв. км). Ежегодное выпадение серы здесь на 1 кв. км - 20-25, а иногда до 30 тонн, цветных металлов - 5 - 6 тонн.

Сложная международная проблема - воздушный перенос загрязняющих веществ через границу. В результате выбросов комбинатами «Печенганикель» и «Североникель» сернистого газа на норвежской и финской территории происходит загрязнение озер, гибнет растительность. Однако по данным Мурманского гидрометцентра на норвежско-российской границе в районе контрольно-пропускного пункта «Борисоглебский» преимущественный перенос загрязняющих веществ происходит с запада и северо-запада на восток и юго-восток (24% против 16%), а не наоборот: Так выбросы горного предприятия «Сёр-Варангер» в г. Киркенес фиксируются достаточно четко на территории Кольского полуострова и на значительных расстояниях от источника. Волнует всех проблема переноса загрязняющих веществ в Арктику. Данные наблюдений с научного ледокола «Отто Шмидт» свидетельствуют, что поток сернистого газа и сульфатов в арктический бассейн от западноевропейских стран и Америки в два раза больше, чем от районов СНГ. [17]

Экологическая ситуация, сложившаяся в г. Мурманске, характерна для других областных центров Севера России. Красивый лозунг «Мурманск - самый крупный город в мире за Полярным кругом, столица Советского Заполярья» изжил себя. Численность города в настоящее время несколько менее полумиллиона жителей. А опыт заполярных территорий других стран свидетельствует, что население городов там не превышает 50 тысяч человек. В Мурманске, как и других областных центрах, растет количество автомобилей, которые дают 50% загрязнений воздушного бассейна. Далее загрязнения от котельных и теплоэлектроцентралей, которых в Мурманске - 92. Плюс к этому выброс взвесей апатитового концентрата при транспортировке по железной дороге и перегрузке в торговом порту.

Продолжается загрязнение Кольского залива, так как долгое время в г. Мурманске вообще не было городских канализационных очистных сооружений, а недавно построенные успели морально устареть. Загрязняются воды залива также судами рыбных и транспортных флотов, военными кораблями Северного флота.

Грозит катастрофа и биоресурсам Баренцева, Белого и Норвежского морей. Перелов морских рыб повлек за собой биологические деформации в экосистемах морей. Многие осознают необходимость временного (до 3-5 лет) запрета вылова рыбы в некоторых районах Баренцева моря для промышленного воспроизводства рыб. Но против такой меры выступает норвежский парламент, так как тогда не будет средств существования для норвежских рыбаков.

Серьезной проблемой является загрязнение вод северных морей течением Гольфстрим. Продолжаются неконтролируемые сбросы нечистот, отходов, нефтепродуктов с судов иностранных государств, Северного флота и гражданских флотов. В среднем за год каждое судно только ассоциации «Севрыба» сливает за борт около 500 тонн льяльных вод, из них 10-20 тонн нефтепродуктов и до двух тонн всевозможного мусора. [9]

Значительную опасность для северных морей может оказать добыча газа и нефти на шельфе. В 7 млрд. тонн оцениваются запасы газа на шельфе. 100 тыс. тонн в год уже добывается на острове Колгуев. Загрязнение вод происходит не только из-за аварий на буровых, но также и из-за несовершенства технологического оборудования. Подтверждение этому увеличение до нескольких десятков километров нефтяных пятен вокруг острова Колгуев.

Опасные загрязнения российского Северо-Запада происходят от радиоактивных отходов, основными источниками которых являются ядерный полигон на Новой Земле, военные и гражданские атомные суда, Кольская и Ленинградская атомные станция.

Население Севера России обеспокоено состоянием радиационной безопасности, хотя уровень радиации в регионе в большинстве случаев, соответствует естественному фону. Обслуживание российского атомного ледокольного флота осуществляется на ремонтно-технологическом предприятии «Атомфлот», расположенном в черте Мурманска. В последние годы радиоактивные отходы (РАО), с атомных ледоколов постоянно хранятся во временном хранилище, расположенном на территории этого предприятия. Были случаи пожаров на атомоходах «Россия» и «Сибирь». В 1980-х годах 11 тысяч контейнеров с твердыми радиоактивными отходами были сброшены на дно Баренцева и Карского морей, а жидкие РАО просто сливались в воды этих морей.

Временные хранилища РАО российского военно-морского флота находятся в губе Андреева в Мотовском заливе и около Северодвинска на Белом море, которые не соответствует современным требованиям безопасности. До сих пор не решен вопрос с подъемом и утилизацией атомной подводной лодки «Комсомолец», затонувшей в Норвежском море. На повестке дня стоит необходимость строительства большого, современного регионального (для всего Северо-Запада России) могильника радиоактивных отходов. Согласно первому проекту наиболее целесообразно и менее дорогостоящим будет его строительство на Новой Земле. Но против этого проекта выступают власти и жители Архангельской области, в административном подчинении которой находится архипелаг Новая Земля. Второй проект предполагает строительство регионального могильника на территории Кольского полуострова, где сосредоточена основная доля ядерных установок России.

Лесные ресурсы имеют огромное значение для экономики Северо-Запада России. В республиках Карелия и Коми, Архангельской Мурманской областях продолжаются предельно высокие вырубки леса. Так, в Мурманской области расчетная лесосека; по данным Архангельского института леса, должна составлять 613 тыс. м древесины в год. Но в 2011 году вырубалось 813 тыс. м, а в 2012 году было заготовлено несколько меньше - 637 тыс. кубометров древесины. Около 580 тыс. кубометров древесины в год вывозится за пределы Мурманской области. По-прежнему практикуется метод сплошной рубки.

Лес вокруг промышленных центров гибнет также в результате воздействия вредных выбросов предприятий. Так, только на Кольском полуострове леса гибнут на площади 126 тыс. га, на 7,7 тыс. га произошла полная деградация экосистем. Рекультивировано же, только 142 га. Виновники - руководители ведущих горных предприятий - наказываются: обычно им выставляются высокие штрафы. Но у большинства промышленных предприятий нет достаточных денежных средств для оплаты штрафов.

B Санкт-Петербурге и Ленинградской области, где проживает большинство населения северо-западной части Федерации, сложилась также напряженная экологическая ситуация. Выпадение радионуклидов цезия-137 после Чернобыльской трагедии в апреле 1986 года, авария на Ленинградской АЭС, расположенной в г. Сосновый Бор в 1992 году создали повышенную радиоактивную опасность. Повсеместно в Санкт-Петербурге и Ленинградской области регистрируется повышение загрязнения почвы и воздуха серой, фтором, нитратами, органическими веществами и тяжёлыми металлами.

Не прекращаются загрязнения внутренних водоемов, особенно Ладожского озера и озера Имандра, рек Невы, Северной Двины и Печоры. Главная причина загрязнения реки Печоры - это аварии на нефте- и газопроводах и на буровых установках из-за коррозии металлоконструкций. Согласно данным общественного комитета за спасение реки Печоры, в 2011 году была 71 авария.

Повышается температура воды в плесе БабинскаяИмандра (озеро Имандра) из-за ее использования в технологической цепочке Кольской АЭС. Распространен незаконный вылов рыбы, только на Кольском полуострове задерживается до 2 тысяч браконьеров в год. Реки Тулома и Кола загрязняются отходами птицефабрик «Мурманская», «Снежная», зверосовхоза «Кольский», совхоза «Арктика», так как у этих предприятий нет технологий по переработке помета. Растет число и мощности навозо и пометохранилищ. За последние два года их построено 8 общей емкостью 32 тыс. кубометров.

Глава 3. Оценка влияния болотных систем на экологическую емкость ландшафта Севера-Запада Российской Федерации

3.1 Методология изучения болотных систем ландшафта Севера-Запада Российской Федерации

Болотные системы рассматриваемого региона достаточно специфичны в силу своего происхождения. Поэтому исследование предполагает собой несколько этапов.

Определение характера водно-минерального питания болота. При отсутствии специальных гидрогеологических исследований производится на основании косвенных данных: геоморфологического положения болота, геологического строения его ложа и характера растительного покрова. [25]

а) Тип водного питания болота зависит от его топографического положения - на рассматриваемой территории болотные системы в основном сформированы во впадине террасы или водораздела, в флювиогляциальной ложбине. О степень минерализации поступающих грунтовых вод можно охарактеризовать, как повышающуюся от невысокой к средней.

б) Растительный покров является надежным показателем современных условий водно-минерального питания болота.

Лесная растительность свидетельствует об умеренном водном питании, вследствие слабого поступления воды или хорошего стока. Березовые и еловые леса, так же как ивовые и березовые кустарники, указывают на минеральное богатство торфа. Сосновые леса служат таким же показателем, если их нижние ярусы образованы низинными растениями. Только черная ольха мирится с обильным поверхностным увлажнением при условии его проточности и минерального богатства, да и то она частично спасается от него образованием крупных кочек.

Хвощ или тростник господствуют при обильном увлажнении и значительном богатстве субстрата. Преобладание тростника или осок, при отсутствии или очень слабом развитии мхов и древесного яруса, свидетельствует о периодическом затоплении. Осоковые кочкарники развиваются при чередовании периодов довольно большого увлажнения и подсыхания.

При продолжающемся до настоящего времени питании болота умеренно минерализованными водами без значительного содержания кальция, как в рассматриваемых системах, в растительном покрове преобладают низинные виды сфагнов: яркозеленый Sphagnum teres, лиловато-розовый или темнопурпуровый Sph. Wamstorfii, грязнозеленые или золотистые сфагны из секции Subsecunda с изогнутыми кверху веточками головок. Нередко среди сфагнов встречаются и зеленые мхи, осоки и разнотравие представлены довольно разнообразно, древостой может быть хорошо развитым (сосна, береза, иногда единично ель). [33]

в) Показатели ключевого питания. Питание в рассматриваемых системах осуществляется и за счет ключей, и за счет грунтовых вод. В торфяники впадин, ложбин или подножия склонов часть воды обычно поступает из минеральных берегов в виде ключей. Иногда ясно видно, как вода бьет ив глубины по узкой естественной трубе, прорытой ею в торфе. В других случаях выходы ключей узнаются по вспучиванию торфа; высота ключевых бугров может достигать 1,5-2 м; на вершине их иногда встречается ямка, наполненная водой, которая вытекает слабой струйкой. Ключ может дать начало образованию озерка или даже группы озерков.

Места выходов ключей нередко издали узнаются по появлению особых форм или видов растений: так, на ключевых низинных болотах встречается ель с поникшей верхушкой, камнеломка болотная с яркожелтыми цветами и др.; на верховых болотах около мест выходов ключей растет высокая береза пушистая, появляются крупные осоки, иногда даже гипновые мхи.

Места поступления грунтовой воды узнаются, кроме того, летом по низкой температуре воды, зимой - по позднему наступанию или даже отсутствию промерзания, а весной - по раннему оттаиванию.

г) Определение уровня воды в болоте. Для определения глубины стояния воды была выкопана рукой небольшую ямкуа. Во избежание преувеличения в определении, измерение производилось через 5--10 мин. после рытья ямки. Уровень воды в болотах оказался действительно различным от 15 см на севере до 57 на юге рассматриваемой территории.

Изучение гидрографической сети болота. Неоценимую услугу при изучении гидрографической сети болота оказывают аэрофотоснимки болот, т. к. на них видно расположение озер разной величины, речек, окнищи систем мочажин и гряд по отношению к ним. При пересечении болот только несколькими, а тем более одной ходовой линией, невозможно получить полного представления о системе стока болот, и удается отметить лишь некоторые ее элементы.

...