Эколого-гидрологические наблюдения на карстовых болотах

Д.В. Вислогузова
Эколого-гидрологические наблюдения на карстовых болотах Тульской
области (на примере системы болот у пос. Озерный).
D.V.Visloguzova. The study of ecohydrological studies in karst mires of Tula Oblast (on example
mire system near Ozyorny).
SUMMARY. Methods of ecohydrological studies of karst mires in Tula Oblast are discussed on the
example of observation organized in mire system near Ozyrny.
Карстовые болота, расположенные в Тульской области, известны достаточно давно, начиная с работ
фон Абиха (Н. Abich 1854), А.А. Крубера (1900), Н.В. Рождественского (1912). Однако в дальнейшем, до
конца 1900-х годов эти уникальные природные объекты практически не изучались. Интерес к ним возник
вновь в последние годы и к настоящему времени по карстовым болотам Тульской области и в первую
очередь по наиболее известному массиву у пос. Озерный уже накоплена определенная информация
(Волкова, 2004, 2007). Однако вопросов, связанных с развитием и структурно-функциональным устройством
этих экосистем остается немало. Так, неясна роль атмосферных осадков, склоновых и грунтовых вод в
питании как карстовых воронок, так и образовавшихся в них сплавинных болот. Как изменяется
соотношение этих источников водно-минерального питания во времени (по мере развития болот, в
зависимости от сезона и погодных условий) и пространстве (по участкам конкретного болота и между
разными болотами). Наконец, насколько связан водный режим сплавины, который определяет экологию и
фактически существование болотной экосистемы, от водного режима карстовой воронки и его временных
изменений. Ответы на эти вопросы являются определяющими для оценки устойчивости этих уникальных
болотных экосистем по отношению к внешним воздействия и, прежде всего, к изменениям климатической
обстановки, которые становятся все более ощутимыми.
Для решения этих вопросов необходимо проведение комплексных исследований, направленных на
выявление гидрологических, гидрогеологических, метеорологических и экологических особенностей
исследуемых объектов. Это ставит целый ряд непростых методических задач, усложняемых спецификой
изучаемых болотных экосистем. Так хотя гидрологические наблюдения на болотах имеют хорошо
разработанную научно-методическую базу (Наставление …, 1990; Болота …, 2001; и др.) применительно к
карстовым болотам многие методические аспекты требуют дополнительной доработки
Наши исследования были начаты в 2006 году на примере комплекса карстовых болот у пос.
Озерный расположенного в 12 км к югу от г. Тулы (см. рис. 3; см. ст. наст. сборника). Все изучаемые 8
болот образовались в карстовых провалах. Процесс заболачивания шел путем сплавинного нарастания
торфяной залежи. Болота имеют разное геоморфологическое залегание и находятся на разных стадиях
развития. Располагаются цепочками, некоторые из них связаны между собой временными водотоками
(Вислогузова, 2007).
С весны 2006 года
на этих объектах были организованы наблюдения за динамикой уровней
болотных и озерных вод, В 2007 году они были дополнены и наблюдениями за температурным режимом и
измерением основных гидрохимических показателей, в частности рН и электропроводимости воды
корнеобитаемого горизонта сплавины.
Для измерения уровня болотных вод (УБВ) в торфяную залежь по обычной методике (Вомперский
и др. 1988) были установлены трубки PVC Ø 2” длиной 60 см, перфорированные по всей длине через
каждые 5 см. Нижние отверстия трубок были закрыты деревянными пробками, предохраняющими от
заполнения торфом, а сверху устья скважин прикрываются пластиковыми крышками для защиты от осадков
и мусора. (рис. 1 А). Трубки были установлены на участках болот с различным растительным покровом.
Измерения проводились при помощи линейки. Верхние части трубок были занивелированы относительно
репера, расположенного на минеральном берегу. Репер использовался также для измерения уровня воды
(УВ) в карстовых воронках. В периоды значительной водности велись гидрометрические наблюдения за
стоком на временных водотоках, соединяющих некоторые из изучаемых болот. Для определения расходов
воды измерялись.ширина, глубина и скорость потока. Наблюдения за УБВ и УВ на изучаемых болотах
проводились с частотой один раз в три дня. В периоды весеннего снеготаяния и летнее-осенних дождей
измерения проводились чаще.
А
Б
В
Рис. 1 А – Трубка для наблюдений за уровнем болотных вод в торфяной залежи;
Б – Расположения температурных датчиков в карстовой воронке;
В –. Трубки и желонка для отбора проб воды
С мая 2007 года на одном из модельных болот были установлены температурные электронные
датчики Thermochron iButton DS1921 (Dallas Semiconductor, США) с периодичностью записи 6 раз в сутки и
точностью ± 0,1 ºC для изменения температуры в течение года на поверхности болота, в торфяной залежи и
в воде под сплавиной. В изучаемой карстовой воронке датчики были установлены (рис. 2 В): два в торфяной
залежи сплавины – один на глубине 2 см (верхняя часть корнеобитаемого горизонта), второй на глубине 1 м;
два в толще воды под сплавиной – на глубине 2,5 м и 5 м; и один датчик на глубине 7,2 м в придонных
образцах торфа, оторвавшегося от сплавины. Дополнительно ведутся наблюдения за температурой воздуха
(на высоте 1 м) на болоте и на соседнем участке суходольного леса. Наблюдения за температурным
режимом могут помочь в установлении характера водного питания изучаемого объекта, а также выявить его
микроклиматические особенности по сравнению с окружающим пространством широколиственного леса.
Для измерения рН и электропроводности, как базовых показателей гидрохимической обстановки
корнеобитаемого горизонта сплавины в торфяную залежь были установлены трубки аналогичные
используемым для измерения УБВ. Но в этом случае трубки были перфорированы только на расстоянии 30
и 50 см от вершины для набора в скважину воды исключительно воды конкретного изучаемого горизонта;
трубки плотно обжаты торфом, что препятствует попаданию воды из других слоев залежи. Нижние части
трубок были закрыты пробками. При выборе места постановки трубок учитывались различия в
растительном покрове, который является наиболее явным индикатором гидрохимических условий. Отбор
проб воды производился при помощи желонки имеющий вид черпака с ручкой (рис. 2 Б). рН и
электроповодность болотных и озерных вод измерялись pH-метр-кондуктометром Combo “Hanna”. Частота
наблюдения составила 2 раза в месяц. Кроме выявления динамики указанных гидрохимических показателей
в корнеобитаемом горизонте на различных участках болот фиксировалось также их изменение с глубиной
во всей торфяной залежи. Для этого торфяным буром ТБГ–1 производился отбор образцов торфа через
каждые 25 см. Поровая вода из полученных образцов торфа выжималась и подвергалась экспресс-анализу.
Начатые наблюдения за УБВ и УВ в карстовых болотах у пос. Озерный позволили выявить
интересные закономерности динамики уровней воды на разных участках болот и собственно в карстовой
воронке. Даже первичные данные убедительно показываю более устойчивый характер водного режима на
сплавинах по сравнению с собственно карстовой воронкой: из графика (рис. 2) видно, что уровень воды в
воронке изменяется с гораздо большей амплитудой, чем уровень воды в сплавине.
УБВ, болота № 10
5
0
УБВ (см)
-5
-10
-15
-20
-25
-30
01.04.2007
01.05.2007
01.06.2007
01.07.2007
01.08.2007
01.09.2007
01.10.2007
01.11.2007
дата
Т1
Т2
Рис. 2 Изменения уровней болотных и озерных вод на одном из болот комплекса у пос. Озерный (данные
2007 г.)
Т1 – уровень воды в сплавине, Т2 – уровень воды в карстовой воронке.
Полученные данные свидетельствуют, что болота обладают определенной устойчивостью как по
отношению к колебаниям уровней воды в воронках, так и определяющим последние метеорологическим
условиям. Конечно, для более детального анализа динамики уровней болотных и озерных вод необходимо
привлечение метеорологических данных и прежде всего по суточному количеству выпадающих осадков.
Измерения рН и электропроводности болотных вод показали, что, не смотря на небольшой размер,
болота могут гидрохимически отличаться как по площади, так и по глубине стратиграфического профиля.
Полученные нами результаты исследований позволяют говорить о том, карстовые болота
представляют интерес для комплексного изучения. Благодаря их специфической взаимосвязи с внешними и,
прежде всего, гидрометеорологическими условиями это интересный объект анализа устойчивости
лесоболотных экосистем.
Автор выражает признательность А.А. Сирину (Институт лесоведения РАН), С.В. Зацаринному
(«Объединение «ТОИАЛМ») и Е.М. Волковой (ТГПУ им. Л.Н.Толстого) за помощь в организации и
проведении исследований.
Список литературы:
Болота как гидрологический объект // Торфяные болота России: к анализу отраслевой информации.
Под ред. А.А. Сирина и Т.Ю. Минаевой. М. Геос, 2001 – С. 93–122 с.
Вислогузова Д.В. 2007. О сезонной динамике болотных вод в карстовых болотах у пос. Озерный
(Тульская область) // Природа Тульской области. Сб. науч. тр. Вып. 1. Тула: Гриф и К. С. 3 - 10.
Волкова Е.М. 2004. Болота музея-заповедника "Ясная Поляна": генезис и современное состояние
// Биологическое разнообразие Тульского края на рубеже веков. Сб. науч. тр. Вып. 4. Тула: Гриф и К.
С.80-91.
Волкова Е.М., Моисеева Е.В. 2007. О развитии сплавинных карстовых болот у пос. Озерный
(Ленинский район, Тульская область) // Природа Тульской области. Сб. науч. тр. Вып. 1. Тула: Гриф и
К. С. 106 – 115.
Вомперский
С.Э.,
Сирин
А.А.,
Глухов
А.И.
Формирование
и
режим
стока
при
гидролесомелиорации. М.: Наука. 1988. 168 с.
Крубер А.А. 1900. О карстовых явлениях в России // Землеведение, кн. IV; Москва, стр. 21 – 34.
Рождественский, Н.В. 1912. Фалдинские и Тихвинские провалы. – "Изв. Тульск. общ. любит.
естесвозн.", вып.1 Тула. С.
Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 8:
Гидрометеорологические
наблюдения на болотах. Изд. 3-е, перер. и доп. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, 360 с.
Abich H. 1854. Uber einen in der Nahe von Toula Stattgefundenen Erdfall. - “Melanges physiques et
chimiques de I’Academie des Sciences”, t. II. С. 252-279
Поступила в редакцию 1.03.2008.
РЕЗЮМЕ. Обсуждаются вопросы методики эколого-гидрологических исследований на карстовых
болотах Тульской области на примере наблюдений, организованных на системе болот у поселка Озерный.
Библ. 4