Комплексные природные образования: феномен болота

Специалисты лаборатории болотных экосистем Института биологии Карельского научного центра РАН (КарНЦ РАН, г. Петрозаводск), которая отмечает в этом году 70-летний юбилей, следуют исследовательским традициям, заложенным карельской научной школой болотоведения. Комплексная многолетняя работа российских ученых по изучению болотных экосистем способствует сохранению биосферной регулирующей роли болот, их разнообразия в Республике Карелия и других бореальных регионах России и по праву занимает достойное место в отечественной и мировой науке по уровню достижений болотоведения и геоботаники

        Болота как уникальные составляющие природных ландшафтов характерны для таежных регионов, где выполняют функции поддержания водного уровня в смежных биоценозах, формируют уникальные растительные сообщества, служат местами обитания ряда животных. Прежде болота подвергались осушению и широко использовались в лесном и сельском хозяйстве, а также для заготовки торфа в качестве энергетического носителя. Болота по-прежнему сегодня остаются источником ягодных ресурсов и лекарственных растений и даже становятся объектом природного туризма, открывая возможность наблюдать за краснокнижными животными и птицами, обитающими на территории болотных угодий.

Коллектив ученых-болотоведов КарНЦ РАН (г. Петрозаводск) много лет изучает торфяные месторождения и ресурсы заболоченных регионов нашей страны и проводит оценку торфяного фонда, что необходимо для дальнейшего рационального использования естественных болот. Также специалисты внимательно следят за современным состоянием, закономерностями развития и динамикой растительных сообществ болотных экосистем, оценивают разнообразие редких видов, чтобы контролировать их численность. Помимо этого, экспертами ведутся исследования стратиграфии болот и палеогеографические работы, позволяющие выполнять реконструкции палеорастительности в голоцене, создавать различные тематические карты.  Большое внимание уделяется учеными проблеме сохранения разнообразия экосистем региона и созданию охраняемых природных территорий.

Олег Леонидович Кузнецов – доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РФ, главный научный сотрудник лаборатории болотных экосистем Института биологии КарНЦ РАН; главный научный сотрудник экспертно-аналитической группы Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН; главный научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН (г. Петрозаводск) – рассказал о становлении научной карельской школы болотоведения и о своем пути в науку и сообщил, каковы экосистемные и экологические функции болот, в чем специфика  болотных экосистем и флоры  Карелии, какую корректировку претерпел видовой состав охраняемых объектов растительного и животного мира Карелии в новом издании Красной книги Республики Карелия, вышедшей в конце 2020 года.

В этом году профессор Олег Леонидович Кузнецов отметил 50-летие научной деятельности. Специалист по изучению закономерностей структуры и динамики болотных экостистем Восточной Фенноскандии, карельский ученый разработал тополого-экологическую классификацию растительности болот, типологию болотных массивов Европейской части России и установил особенности динамики основных типов болот Карелии. Большое внимание уделяет научным обоснованиям сохранения биоразнообразия региона и созданию особо охраняемых территорий различного ранга. В Институте биологии Карельского научного центра РАН исследователь работает с 1971 года и в течение 30 лет (с 1988 по 2018 гг.) возглавлял лабораторию болотных экосистем. Еще будучи студентом 1 курса Петрозаводского государственного университета, побывав в первой экспедиции, Олег Кузнецов выбрал болотоведение в качестве направления для своих научных исследований, в круг которых входит изучение флоры, генезис, происхождение болот. Ведь, как заметил карельский ученый, «болотные экосистемы – это комплекс направлений научных исследований. Мы изучаем растительность, торфяные залежи, состав торфа, историю формирования болот и то, как они развиваются.  Болота – это 90% воды. С точки зрения юрисдикции, болота находятся в ведении нескольких ведомств: торфяные ресурсы – геология, растительность – ботаника, водоемы – гидрология». 

Примечательно, что 2021 год ознаменован также 70-летним юбилеем со дня образования карельской школы болотоведов. В 1946 году была организована Карело-Финская база АН СССР, в 1950 году в состав Карело-Финской базы вошел сектор болотоведения и мелиорации, который в 1953 году перешел в Институт биологии. В 1961 году сектор был преобразован в лабораторию болотоведения, а с 1988 года это лаборатория болотных экосистем, успешно функционирующая по сей день.

«Мы считаемся (и признаны в мировом научном сообществе) сегодня ведущей научной школой болотоведения в системе Академии наук, которая осуществляет многоплановые исследования болотных экосистем. Мы до сих пор сохраняем преемственность и многоплановость: флора и растительность, динамика, стратиграфия болот, споро-пыльцевой анализ, классический ботанический анализ торфа. Во многих регионах аналитики торфа и специалисты-болотоведы почти исчезли. Геоботанические и типологические направления остаются у нас основными, но есть и прикладные аспекты (например, мониторинг продуктивности ягодных растений, антропогенная трансформация болот после мелиорации (правда не в том объеме, как это было в 80-90 годы во времена СССР))», – отмечает доктор биологических наук Олег Кузнецов.

Одним из первых секторов в Институте был сектор болотоведения и мелиорации. Поскольку болота в Карелии занимают 30%, а торф был важнейшим энергетическим ресурсом многих крупнейших электростанций Ленинградской области и Подмосковья. Поэтому одной из задач созданной лаборатории стало изучение торфа и торфяного фонда. Для выполнения этих исследовательских целей в Карелию приехали видный ученый-болотовед, торфовед Леон Яковлевич Лепин и выдающийся ученый-болотовед, геоботаник, лауреат Государственной премии (за разработку метода дешифровки аэрофотоснимков для проходимости военной техники на болотах) Екатерина Алексеевна Галкина. Они подготовили первое поколение аспирантов, из которых выросли будущие ученые карельской научной школы болотоведов. 50-е годы 20-го столетия считаются решающими в формировании карельской школы болотоведения.

Позднее приезжает Валентин Данилович Лопатин, крупный геоботаник и болотовед, доктор биологических наук, который с 1960 по 1968 гг. возглавляет лабораторию болотоведения, а затем успешно работает в ней до 1987 года. Сотрудниками лаборатории под его руководством была разработана Карта растительности болот Карелии, подготовлены и защищены 5 кандидатских диссертаций.

В 1967 году был восстановлен Карельский филиал АН СССР, председателем Президиума которого был назначен чл.-корр. АН СССР, Николай Иванович Пьявченко – ведущий болотовед страны, основоположник нового научного направления – лесное болотоведение, а также теоретик и сторонник грамотной лесной мелиорации. В 1968–1973 гг. он возглавлял лабораторию болотоведения в Институте биологии КФ, и Олег Кузнецов был учеником и аспирантом Н.И. Пьявченко.

В первые годы становления болотоведения приезжает работать в КФ АН СССР выпускница Ленинградского государственного университета, ведущий российский болотовед, геоботаник-картограф Татьяна Корнельевна Юрковская, проработавшая здесь много лет. Специалист по типологии болот России, она впервые установила распространение характерных для севера таежной зоны аапа болот по всей бореальной зоне европейской части России, является автором и соавтором многих карт растительности как нашей страны, так и Европы и мира. Доктор биологических наук Т.К. Юрковская и сегодня ведет активную научную деятельность в Ботаническом институте им. В.Л. Комарова РАН и участие в подготовке научных кадров.

Ученицей Лопатина и последовательницей Юрковской стала Галина Андреевна Елина, которая в КарНЦ РАН занималась как общими проблемами болотоведения, так и палеогеографическими исследованиями динамики растительности позднеледниковья и голоцена Восточной Фенноскандии, исследования которой широко известны в мире. Доктор биологических наук Г.А. Елина в 1973-1988 гг. возглавляла лабораторию болотных экосистем.

«Плеяда ведущих отечественных болотоведов прошла через нашу лабораторию», – подчеркнул Олег Кузнецов.

 В настоящее время научные традиции продолжают развивать молодые специалисты, которые трудятся в лаборатории болотных экосистем КарНЦ РАН. Под научным руководством Олега Кузнецова успешно защитилось 5 кандидатов наук, 1 доктор наук, сейчас заканчивают свои диссертации еще два аспиранта.

Почему сегодня по-прежнему актуально изучение структуры и динамики болотных экосистем, их разнообразия?

«Уникальная функция болот в целом на Земле в том, что они накапливают торф (часть неразложившихся растений). В этом торфе на тысячелетия, кроме азота, выходит из круговорота часть углерода. То есть болота являются уникальной системой по регулированию состава атмосферы и баланса углерода. Поэтому сегодня остаются актуальными вопросы кругооборота углерода естественных экосистем болот, а естественная экосистемная функция болот ценнее по многим оценкам экспертов, чем сжигание торфа или осушение болот, после которого прекращается торфонакопление. Эта биосферная функция болот очень важна в условиях потепления климата.

Мы привыкли к таежным болотам. В тундре и лесотундре огромные площади занимают мерзлые болота (бугристые и полигональные) – они скованы вечной мерзлотой. Сейчас начинается массовое таяние этих бугристых болот, разложение органики и выделение метана. Сегодня 40% торфяных ресурсов в России, мы самая болотная страна.

Важной остается гидрологическая роль болот. На территориях с массовой мелиорацией возник ряд экологических проблем.  В Европе с 80-х годов много тратится денег на восстановление ранее нарушенных болот. Началось культивирование болот и даже сфагновых мхов, возникло новое направление в экономической деятельности – болотоводство. Сохранение естественных болот в том или ином регионе – это важная проблема.

Болото – это ресурсная составляющая. Торф в ряде стран остается энергетическим сырьем. Например, в Финляндии большие торфоразработки и торф широко используется в энергетике. Хотя идут споры экологов и экономистов по поводу того, торф возобновляемый ресурс или нет. Кроме того, для тепличных хозяйств многих стран лучшим субстратом является торф. Торфяные ресурсы выработаны в Ирландии и теперь его везут из Балтийских стран (там много болот и есть порты для его транспортировки). Россия тоже может стать потенциальным источником торфяного ресурса. Есть оценки, что после выработки торфяников в разумных пропорциях возможно восстановление ресурсов. Работы по использованию и инновации торфяных разработок много. Региональная энергетика применяет капсулы и брикеты не только из опилок. После химической переработки торф может служить сырьем для производства многих веществ и материалов.

Болото – источник разных ресурсов. Например, дикорастущие грибы и ягоды (клюква, морошка, голубика). На Костромской лесной опытной станции, в Ботаническом саду Новосибирска ведутся работы по селекции и культивированию клюквы в нашей стране.

Болото – объект рекреации и охоты, места обитания животных. В национальных парках теперь проложены тропы и деревянные мостки. Ведь болота – это также местообитание птиц, поэтому там строятся специальные вышки, чтобы наблюдать за птицами в бинокли. Это очень развивающееся направление туризма. Он уже постепенно вводится в Карелии, практикуется в Государственном заповеднике Костомукшском (часть Российско-финляндского заповедника «Дружба»), в Национальном парке «Паанаярви». Болота привлекательны для разного вида природного туризма», – сообщил Олег Кузнецов.

В чем специфика болотных экосистем Республики Карелия? Какие существуют типы болотных массивов и какие из них представлены в Карелии?

«Карелия – это территория с прохладным влажным климатом и с рассеченным рельефом. Территория освободилась от ледника 11-12 тыс. лет назад и после ледника остались десятки тысяч депрессий, которые были заполнены водой, а потом стали превращаться в болота. Поэтому болота в Карелии занимают 30% территорий. В связи с тем, что ландшафт в Карелии очень разнообразен, разнообразен и тип болот. Это моховые верховые и переходные, а также низинные травяные болота. Например, верховые болота питаются за счет атмосферных осадков и для них характерны наряду со сплошным сфагновым покровом кустарнички и чахлая сосна. Таких болот в Карелии 1,5 млн., но они тоже разные.

Наши водоемы менялись после наступления ледника и меняли свой уровень. На берегу Белого моря прослеживаются 3-4 террасы по мере отступления моря и поднятия территории. Территория Карелии до сих пор постоянно поднимается. Это изостатическое поднятие. На террасах Белого моря образовались верховые болота разного возраста и на разных стадиях: на самых высоких им 9-10 тыс. лет, на следующих 7-8 тыс. лет и на последних 5-6 тыс. лет. На самых высоких большие грядово-озерковые болота глубиной 4-6 метров (см. далее фото).

Беломорская низменность заболочена на 60-80%. Это сплошной торфяной бассейн. Центральная часть Карелии – это грядовый рельеф, направлен с севера-запада на юго-восток.  Болота приурочены к понижениям, они вытянуты узкими цепочками и соединяются в сложные системы. Здесь преобладают северные болота – аапа болота, они вогнутые, богаче по минеральному составу и занимают почти 1 млн га в северной и средней части Карелии (см. далее фото).

Есть в Карелии и небольшие низинные травяные болота. Они приречные и приозерные, то есть весной заливаются водами.

 Карелия – восточная часть Скандинавского щита, что обусловило такой рельеф. Отсюда торфяные залежи болот от 1-2 до 7 метров. Если болото на месте озера образовалось, то в нем на дне есть озерные илы (сапропель). Доля болот озерного генезиса довольно велика, многие болота начинались с озер. У нас в основном болотные системы, так как по мере разрастания отдельные болота срослись друг с другом. В составе таких систем сохранились и остаточные озера.

Разнообразие геологии дает своеобразие всем болотам Карелии. Специфика в системности и в сохранении озерности. К тому же, коренные карельские породы почвы довольно бедные и кислые. Классических низинных болот, которые есть в центральной России, их у нас не так много. Только в местах выходов мрамора и доломита есть низинные болота с богатой и своеобразной флорой и растительностью. Они небольшие и требуют сохранения», – пояснил Олег Кузнецов.

 Как правильно и безопасно двигаться по болотам?

«В большинстве мест болота проходимы. По болоту нужно ходить мягко, не с размаху, опираясь на палку. Но пойменные болота не очень удобны и в них можно провалиться», – дал совет карельский болотовед.

В каком болоте следует быть осторожнее? 

«Если в болоте есть ключевой родник, а сверху ковер из мха, то такое болото может затянуть. Также если по болоту шел ручей, а теперь там сфагновый ковер, но нет яруса трав (осоки, вахта, сабельник). Если голый мох без трав на зарастающих озерах, то такая сплавина тоже может быть опасна», – объяснил Олег Кузнецов.

В чем особенность флоры карельских болот?

«Флора Карелии малоспецифична, потому что она молодая и миграционная. То есть это растения-пришельцы из других регионов. Специфика только в том, что   многие виды находятся на границе ареалов. Например, некоторые бореальные виды пришли из Сибири, а на территорию Финляндии уже не проникли. Атлантические виды пришли в Карелию, но в то же время их нет ни в Вологодской, ни в Архангельской областях. Поэтому на базе лаборатории регулярно проводятся международные симпозиумы, к нам часто приезжают финские ученые и студенты на ботанико-географические экскурсии, чтобы увидеть специфику карельской природы. К тому же у карельской флоры большая степень сохранности. Хотя у нас проводилась в советское время мелиорация, мы не так много испортили болот (не все болота осушены), как в Финляндии», – комментирует ученый.

В этом году вышла новая редакция Красной книги Республики Карелия, подготовленная специалистами КарНЦ РАН. Как юридический документ КК издается каждые 10 лет (в данном случае временной интервал составил 13 лет), а теперь ее издание еще приурочено к 100-летию со дня образования Республики Карелия. Олег Кузнецов выступил в качестве главного редактора новой редакции КК и автора ряда статей (очерков) по сосудистым растениям.

Какое количество нуждающихся в охране видов и подвидов растений было включено впервые в новое издание и есть ли виды, которые заменили/исключили из основного списка, карельский исследователь указал:

«По сравнению с предыдущей Красной книгой списки охраняемых видов значительно изменились, в нее сейчас занесены 774 объекта растительного и животного мира. Произошла переоценка состояния видов, в этой связи из предыдущего перечня охраняемых исключено 228 видов и включен 121 новый вид. Большинству исключенных видов нет большой угрозы сокращения численности и исчезновения в республике, поэтому они включены в Перечень нуждающихся в особом внимании (биологический надзор), включающий 143 вида. Такими среди растений являются лиственница архангельская, зубровка южная, ситник балтийский, зверобой продырявленный, среди птиц – большой баклан, болотная сова, полевой жаворонок. Среди исключенных некоторые болотные виды растений, угрозы исчезновения которым нет в связи с прекращением осушения болот.

 Среди вновь включенных аборигенные виды, обнаруженные в республике за последние 15 лет, из сосудистых растений это лесовка лесная, осока притупленная, а также значительное число насекомых, несколько видов мхов, лишайников и грибов. Значительно вырос список охраняемых птиц, угроза состоянию популяций которых возросла в связи с их гибелью в местах зимовок и во время миграций, а также браконьерской охотой. Таковыми являются чернозобая гагара, серый гусь, лебедь кликун, серая утка, белая куропатка и др.».

Как в целом можно охарактеризовать современное состояние уникальных популяций видов в регионе и их динамику, основываясь на материалах Красной книги Карелии?

«Для многих видов мы понизили категорию статуса редкости, так как по ним довольно старые сведения, поэтому они отнесены к категории 4 «недостаточно данных», в дальнейшем их статус может быть изменен с появлением современной оценки их состояния. Реальной угрозы исчезновения большинству видов, занесенных в Красную книгу Республики Карелия, нет. Однако далеко не все они представлены на охраняемых территориях республики», – уточнил ученый КарНЦ РАН.

Какие в настоящее время ведутся работы по организации охраны болот?

«Сегодня вопросы массовой мелиорации болот отпали. Теперь главная проблема – это вырубка леса, которая влияет на гидрологию. В таежных условиях – это сплошные вырубки. Если территория подлежит охране, то этот охранный статус надо соблюдать.  А если болото испорчено и не функционирует, то часть таких болот можно использовать для заготовки торфа, который может заменить мазут. Использование болот для целей природного туризма не навредит сохранению экосистемы, так как здесь нет большой нагрузки. Но есть много противоречивого в законодательстве по охраняемым природным территориям. Например, нужно статус заповедника менять на статус национального парка, если мы планируем развивать на этой территории разные виды туризма. Да и в необустроенное болото не всякий турист пойдет», – сказал Олег Кузнецов.

В последнее время карельские болотоведы активно ведут работы в Мурманской области в государственном природном заповеднике «Пасвик» на границе с Норвегией, в Архангельской области, в центральной части Кольского полуострова в долине реки Поной (здесь планируется изменить статус заказника и есть много заболоченной территории, поэтому в качестве экспертов приглашены сотрудники КарНЦ РАН).

 Лаборатория болотных экосистем КарНЦ РАН регулярно проводит конференции международного уровня. В следующем году также планируется конференция «Болота Северной Европы» с участием коллег из Скандинавии и других стран. Специфика таких мероприятий не только в знакомстве с достижениями коллег-болотоведов, но и природные экскурсии. По словам Олега Кузнецова, «самое интересное общение во время таких конференций – посмотреть объекты». В 2017 году вышла книга «Mires and peatlands of Europe» («Болота Европы»), составленная 134 специалистами по болотам, которая уникальна тем, что в ней представлен обзор болот Европы в целом и для каждой европейской страны.  Олег Кузнецов явился одним из авторов главы по болотам Европейской части России, включенной в этот многолетний труд.

На базе секции болотоведения РБО и Ботанического института РАН в День водно-болотных угодий (2 февраля) периодически проходили Галкинские Чтения, которые со временем переросли в формат конференции. В этом году 21 апреля в онлайн-формате Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН и Русское ботаническое общество проводят Всероссийскую конференцию с международным участием «XI ГАЛКИНСКИЕ ЧТЕНИЯ». Чтения приурочены к 50-летию публикации книги Н.Я. Каца «Болота Земного шара». Планируется обсуждение того, что изменилось в изученности болот России после выхода этой монографии.  Олег Кузнецов выступит с докладом, в котором представит обзор современной типологии и районирования болот Фенноскандии. 

Таким образом, теоретические разработки, натурные наблюдения и методология комплексного изучения болот на стыке ботаники, геологии, почвоведения, гидрологии, палеогеографии, осуществленные сотрудниками Института биологии КарНЦ РАН, позволяют охватить широкий исследовательский диапазон и остаются востребованным в мировом сообществе. Предложения, выдвигаемые карельскими учеными по изучению и сохранению болотных экосистем Карелии, способствуют обеспечению их целостности и разнообразия.