https://scientificrussia.ru/articles/glavnye-legkie-nasej-planety-eto-bolota-v-mire-nauki-no3
«ГЛАВНЫЕ ЛЕГКИЕ НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ — ЭТО БОЛОТА». «В МИРЕ НАУКИ» № 3
30.03.2022 13:00
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.
Отбор образцов торфа для анализа.
Автор фото: П.А. Рязанцев / КарНЦ РАН
— 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.
Верховое болото со вторичными озерками (Прибеломорская низменность).
Автор фото: В.К. Антипин / КарНЦ РАН
— 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, большая 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.
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
