Экосистема болота

В основе функционирования и развития болотных экосистем лежит взаимодействие их компонентов друг с другом, со смежными экосистемами и внешней средой. Это взаимодействие выражается в обмене веществом и энергией, получаемой зелеными растениями-автотрофами первоначально от солнца. Потребителями и преобразователями ее служат автотрофные растения, синтезирующие в своих зеленых органах органическое вещество.
Наряду с автотрофными организмами-продуцентами в болотной экосистеме функционируют и гетеротрофные организмы – консументы, питающиеся готовым органическим веществом, среди которых выделяются фитофаги, поедающие живые части растений (проволочники, личинка златки), и сапрофаги – деструкторы, разлагающие мертвое вещество до простых химических соединений и играющие очень важную роль в процессах почво- и торфообразования (священный скарабей, могильщик).
Рисунок 1- Священный скарабей
Рисунок 2- Личинка златки

На болотах постоянно живут некоторые птицы, земноводные, рептилии. Большая часть встречающихся на болотах наземных позвоночных – фитофаги, и их роль в экосистеме проявляется в поедании живых растений, при вносе в почву своих экскрементов и трупов, вытаптывании и перекапывании верхнего почвенного слоя. В целом роль этих групп животных-консументов 1-го порядка невелика. Гораздо большее значение в функционировании болотного биогеоценоза имеют насекомые и почвенные гетеротрофные организмы-деструкторы, образующие единый комплекс с почвой. Сюда входят беспозвоночные животные, бактерии и грибы, выполняющие совместно функции разложения (гумификации и минерализации) органических остатков и торфообразования.
Рисунок 3 – Митруля болотная

Болота – это целостный природный комплекс, где три основных его компонента – переизбыток влаги, органические отложения в виде торфа и специфическая растительность – определяют существования друг друга и экосистемы в целом. Торф удерживает влагу, а болотная растительность в условиях переувлажнения образует торф.
Рисунок 4 – Торф на болоте

Абиотические факторы болотных экосистем
Влажность среды – один из основных факторов болотной экосистемы – составляет 90–95%. Такие условия оптимальны для более или менее обычных на болотах растений-гигрофитов (мхов, некоторых видов осок).
Температура. Вода обладает уникальными термодинамическими свойствами, способствующими уменьшению температурных изменений. Это – высокая удельная теплоемкость, высокая теплота парообразования, изменение плотности воды в зависимости от температуры. Поэтому температура и некоторые другие физические параметры водной среды изменяются медленнее и в меньшем диапазоне, чем газообразной (например, воздуха). За летние месяцы болото плохо прогревается солнцем. Надземные части растений сильно нагреваются, а корни остаются в более прохладной среде. У окончаний корневых систем температура летом не поднимается выше 16–17 °С. Из-за низкой теплопроводности выравнивание температур между верхними и нижними слоями торфа происходит медленно.

Кислотность. В верховых болотах кислотность сильно повышена (рН 3,0–4,5). Сфагновые мхи выделяют большое количество водорастворимых органических кислот (яблочную, щавелевую, янтарную) и кислых фенольных соединений (флавоноиды, гликозиды, агликоны флавоноидов, сфагнол). Органические кислоты, взаимодействуя с минеральными веществами почвы, образуют соли органических кислот, которыми и питаются сфагнумы. Таким образом, сфагнумам присуща внеклеточная биохимическая деятельность. А значит, они способны выделять специальные ферменты во внешнюю среду. Физиологически активные вещества, выделяемые сфагнумами, могут оказывать токсическое действие на семена и всходы древесных пород, а также на микроорганизмы. Об этих антисептических свойствах сфагнумов мы расскажем ниже.
Течения. Движение воды в болотах полностью отсутствует как в горизонтальном, так и вертикальном направлении. Кроме того, вода во многих местах мочажин насыщена остатками сфагнумов, представляя собой целлюлозный гель, по консистенции напоминающий стекловидное тело. Поэтому в воде мочажин чрезвычайно резко выражена вертикальная зональность флоры и фауны: по разнообразию в смене картин слой воды в 1 м глубиной в болоте можно уподобить 10-метровому слою в море.

Концентрация кислорода. Недостаток кислорода связан с избытком влаги в торфе и слабым перемешиванием. Воздух есть только в верхних слоях торфа.
Концентрация солей кальция и магния. В связи с тем, что пополнение болотной экосистемы водой происходит в основном за счет атмосферных осадков, содержание солей кальция и магния в воде минимально.
Освещенность. Болото – открытое место, поэтому количество растений на единицу площади велико. Однако видов растений на верховом болоте произрастает мало, обычно 10–20.

Концентрация солей биогенных элементов: азота, фосфора, калия. Торфяные почвы богаты органическими веществами. Однако в воде верховых болот все названные элементы содержатся в ничтожно малых концентрациях. Мало там и кальция, и магния. Азот в торфяных почвах находится в малодоступных для растений соединениях. Такое состояние называют физиологической бедностью почвы. В ней отсутствуют соли азотной кислоты (нитраты), являющиеся обычным источником азота для растений. Бедностью азотного питания объясняется появление в болотных экосистемах насекомоядных растений (например, росянки круглолистной – Drosera rotundifolia). Поедая насекомых, эти растения компенсируют недостаток азота.
Рисунок 5 – Росянка круглолистная, Drosera rotundifolia

Животный мир болота
Рисунок 6 – лягушка узкорот
Paedophryne amauensis
Рисунок 7 – Обыкновенный уж

Растительный мир болота
Рисунок 8 - Sphagnum fuscum – ржаво-коричневый сфагновый мох
Рисунок 9 - bellum – пурпурно-красный сфагновый мох

Влияние экосистемы болота на окружающий мир.
Болотные экосистемы играют ключевую роль в глобальных процессах связывания углерода и регенерации кислорода, поддержания водного баланса, сохранения биологического разнообразия на обширных территориях.
Болота препятствуют развитию парникового эффекта. Их, в не меньшей степени, чем леса, можно назвать «лёгкими планеты». Дело в том, что реакция образования органических веществ из углекислого газа и воды при фотосинтезе по своему суммарному уравнению противоположна реакции окисления органических веществ при дыхании, и поэтому при разложении органики углекислый газ, связанный до этого растениями, выделяется назад в атмосферу (в основном за счёт дыхания бактерий). Один из главных процессов, способных уменьшить содержание углекислого газа в атмосфере - это захоронение неразложившейся органики, что и происходит в болотах, образующих залежи торфа, трансформирующегося затем в каменный уголь.

Существуют три типа болот: низинные, переходные и верховые.
Низинные болота образуются либо при экологической сукцессии зарастания озер, либо при заболачивании суши, когда на поверхность почвы выходят грунтовые воды. Основные торфообразователи в низинных болотах – разные осоки, обычно образующие крупные кочки, тростник, рогоз, камыш. Большинство таких болот зарастает ивами, черной ольхой. Это самый распространенный тип болот в РБ, которые можно встретить по всей ее территории.
Переходные болота представляют следующую стадию сукцессии развития низинного болота. При этом мощность торфяного слоя постепенно увеличивается, и когда она превысит 40-50 см, корни большинства растений отрываются от богатой питательными элементами почвы. Образующиеся из отмирающих растений новые слои торфа содержат мало кальция, фосфора, калия и других элементов питания. Появляются растения, приспособленные к росту в условиях ограниченных ресурсов минерального питания – береза пушистая, вахта трехлистная, белокрыльник болотный и др. Появляется мох сфагнум.
Верховые болота.
При дальнейшем накоплении торфа болото превращается в верховое. Вся его поверхность покрывается сфагновыми мхами. Из древесных растений на верховом болоте растет сосна, появляется клюква и другие растения семейства вересковых: багульник, мирт болотный, подбел, а по сухим кочкам – лишайники.