Геоэкологические основы регенерации торфяных болот

Панов, Владимир Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологические основы регенерации торфяных болот
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологические основы регенерации торфяных болот"

На правах рукописи

Панов Владимир Владимирович

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ

Специальность Д. 25.00.36 - «Геоэкология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва 2003

Работа выполнена в Тверском государственном техническом университете на кафедре «Природообустройство и экология»

Научный консультант —

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Официальные оппоненты:

чл.-корр. РАН,

доктор географических наук,

профессор

доктор географических наук, профессор

доктор биологических наук

Владимир Иванович Косое.

Кирилл Николаевич Дьяконов,

Николай Иванович Корожевич, Андрей Артурович Сирин.

Ведущая организация — Государственный проектный институт по комплексному использованию торфа в народном хозяйстве (ФГУП «Гипроторф», Москва).

Защита состоится « 31 » октября 2003 г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д. 002.046.03 Института географии РАН по адресу: г. Москва, Старомонетный переулок, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Институт географии РАН.

Автореферат разослан« 30 » сентября 2003 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук __..

р библиотека

Лариса Сергеевна Мокрушина

Актуальность работы. Доля площади торфяных болот и заболоченных земель в России составляет 8 % («140 млн. га) по отраслевым данным, а по оценкам ученых (Ъомперский, 1994) до 20 %. Из них площадь выработанных торфяников - от 242,3 (Торфяные болота России..., 2001) до 900 тыс. га (Ковалев и др., 1997). При этом в европейской части России расположено 70 % всех выработанных торфяных болот. Из них используются только 20-30 %. Несмотря на процессы естественной регенерации болот, протекающие в среднем 50-70 лет, эти геосистемы по-прежнему представляют собой очаги распространения негативных процессов — изменение поверхностного стока, возникновение пожаров и т.д. Такое положение близко к экологическому кризису на региональном уровне. За редким исключением меры, принимаемые для нормализации обстановки, недостаточны.

С конца 80-х г. во всех развитых странах выполняются долгосрочные государственные программы по восстановлению выработанных торфяных болот. В России такой опыт отсутствует, но благодаря отечественной школе болотоведения теоретические работы по генезису и развитию болот соответствуют мировому уровню. Поэтому вместе с высоким уровнем в области торфяной гидротехники это позволяет России сохранять возможность равноправного партнерства в сфере восстановления болот.

На протяжении длительного времени разработка моделей генезиса торфяных болот ограничивалась задачами их сырьевого использования (Тюремное, 1949; Оленин, 1960; Пьявченко, 1985). Модели строения и развития торфяных болот, удовлетворяющие нуждам промышленности, как правило, не связаны с задачами по исследованию их функционирования. За три последних десятилетия произошли изменения в оценке роли болот в жизни общества. Их состояние стало важным фактором стабильности окружающей среды (Бамбалов, 1992). Актуальны и необходимы исследования и разработка моделей функционирования торфяных болот как саморегулируемых, самоорганизующихся и динамически равновесных геосистем, развитие которых зависит, прежде всего, от целостности их механической системы. Это положение основано на работах А.А- Арманда, В.Б. Сочавы, М.В. Пиотровского, Ю.Г. Симонова, O.K. Кадетова и др.

Необходимость создания или обновления единой методологической основы исследования и использования торфяных болот определяется важностью вопросов, связанных с их функционированием и управлением. На примере проблемы восстановления выработанных торфяных болот реализуется концепция возобновляемого природопользования (Реймерс, 1990). Для этого требуется разработать новые теоретические и экспериментальные методы исследования и анализа функционирования торфяных болот как целостных динамичных трехмерных тел.

Регенерация (этап системы восстановления) болот относится к области восстановления ландшафтов, техногенной биогеоценологии (Травлеев, 1990), антропогенному рельефообразованию (Розанов, 1990) и др.

цель и задачи работы. Исследование целостности торфяных болот как основы теории их регенерации. Для достижения этой цели поставлены задачи. 1. Разработать методологическую основу проблемы регенерации торфяных

I »

болот, выполнить анализ методических разработок и создать классификацию методов восстановления торфяных болот.

2. Разработать основы фациального и структурно-динамического анализов, позволяющих рассматривать генезис и развитие торфяных болот как целостных геосистем.

3. Создать и исследовать гидрогеомеханическую модель торфяного болота на основе его целостности, составляющую основу теории роста торфяного болота.

4. Предложить и обосновать методы диагностики состояния выработанных торфяных болот и разработать их классификацию.

5. Разработать основные положения модели регенерации выработанных торфяных болот и на ее основе представить рекомендации, обеспечивающие научно-обоснованные проектные решения по регенерации болот.

Защищаемые положения:

1. Объектом регенерации является торфяное тело, а ее целью — формирование условий восстановления его целостности и их поддержание.

2. Влияние на самовосстановление торфяного болота — это корректирование в нем системы физических градиентов, направляющих естественный болото-образовательный процесс.

3. Торфяник как целостное тело определяется внутренним кинематическим подобием, формой минерального дна и соответствием формы границ дна и поверхности с его мощностью.

4. К признакам гидрогеомеханической модели торфяника необходимо отнести его блоково-иерархическую систему и апериодическую динамику залежи, адекватную модам внешних параметров и составляющую основу обновления экологических режимов на поверхности болота.

5. Каждая точка поверхности торфяного тела и ее кривизна в целом отражают его механическое равновесие и равенство в нем сил давления и тяжести.

6. Сформированный техногенный рельеф при постепенном переувлажнении залежи вызывает гидрогеомеханическую трансформацию залежи.

7. Регенерация торфяного болота должна учитывать целостность его техногенного нарушения.

Научная новизна работы:

1) выявлены закономерности спонтанной регенерации выработанных болот как самоорганизующихся и саморегулируемых систем, объединяющие болото- и торфообразовательные процессы с техногенной средой в целое;

2) разработана и теоретически обоснована методика представления и исследования торфяного болота как целостного тела с нецелочисленной размерностью, нестационарной поверхностью и в состоянии динамического равновесия;

3) предложена научно-обоснованная методика геоэкологической оценки состояния выработанных торфяных болот и их классификация;

4) разработаны предпосылки гидрогеомеханической теории развития торфяных болот, растущих в соответствии с механическим равновесием торфяных отложений.

Практическая значимость работы:

1) обобщены закономерности спонтанной рехенерации выработанных разными способами болот и установлены принципы их классификации;

2) разработаны методические основы фациального и структурно-динамического анализов развития торфяного болота в естественном и нарушенном состоянии;

3) разработана система описания и исследования торфяного болота как целостного объекта;

4) исследованы предпосылки гидрогеомеханической теории роста болот;

5) предложена модель регенерации выработанных торфяных болот и разработаны рекомендации по структуре и содержанию экотехнических мероприятий по регенерации болот;

6) методики геоэкологической оценки выработанных болот, фациального и структурно-динамического анализов рекомендованы к использованию в учебном процессе по рациональному природопользованию.

личный вклад автора

Работа содержит результаты многолетних исследований, выполненных лично автором, включая разработку основной идеи диссертации, методик изучения свойств торфяных болот и при участии автора проведение экспедиционных и лабораторных исследований. Апробация работы

Материалы диссертации докладывались более чем на 24 международных, всесоюзных и республиканских мероприятиях. В том числе: 11-й всес. сем.-экск. болотоведов «Болота охраняемых территорий: проблемы охраны и мониторинга» (Нелидово, 1991); межд. сов. «Роль болот в биосфере» (Минск, 1994); межд. раб. совещ. «Охрана и восстановление низинных болото (Центрально-Лесной гос. биосф. запов., 1997); «Natural and Agricultural Ecosystems in Peatlands and their Management (Rennet, 1997); «Moorin ihrer Be^iebung ци Gehol^bestaden — Structur, Dynamik und Schut^» (Pobershau, 1998); межд. науч. конф. «Современные проблемы изучения, использования и охраны природных комплексов Полесья» (Минск, 1998 г.); «Peatland Kestoration & "Réclamation» {Duluth, 1998); науч.-практ. конф. «Инженерная география. Экология урбанизированных территорий» (Ярославль, 1999); межд. конф. «Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования» (Москва, 1999); науч. конф. «Проблемы региональной геоэкологии». (Тверь, 1999, 2000); межд. науч. конф. «Актуальные проблемы геоэкологии». (Тверь, 2002); JS «West Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present» (Noyabrsk, 2001), IS «Peat in Horticultor - Quality and Environmental Challengers» (Pjrnu, 2002); семинар «Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов» (Нижний Новгород, 2003).

Результаты работы обсуждались на секциях гидрологии Российского географического общества и болотоведения Российского ботанического общества.

Методические и методологические разработки используются в учебном процессе при изучении методов восстановления водных объектов.

Публикации

По результатам исследований опубликованы 53 работы, в том числе одна

монография, 34 из них приведены в автореферате.

Объем И структура работы: 333 страниц, 28 таблиц, 137 рисунков, включает введение, 4 главы и заключение, список литературы из 323 наименований.

Автор выражает благодарность за поддержку и консультации покойному проф. И.Ф. Ларгину и сотрудникам кафедры геологии, переработки торфа и сапропеля ТГТУ, за помощь в выполнении экспедиционных работ Н.В. Веселову. Объекты работы

Основные результаты работы были получены при исследовании естественных и выработанных торфяных болот, расположенные в Тверской, Кировской и Московской области. Естественные болота: 1) Локотенское - олиго-трофное водораздельного сточно-котловинного залегания площадью 133 га с магелланикум-залежью; 2) Каликинское, имеющее площадь 75 га и занимающее водораздельную ложбину с переходной залежью и мезотрофно-олиготрофной растительностью мощностью до 3 м; 3) Мудровское — залегает в сточной водораздельной котловине, имеет залежь низинного типа и мезотрофно-евтрофную растительность площадь 900 га мощность до 7 м; нарушенные добычей торфа: 4) Терелесовско-Грядское (частично с 1960 г.) водораздельного залегания с залежью и растительностью всех типов, мощностью до 7 м и площадью до 14 тыс. га; 5) Васильевский Мох (с 1930 г.) — олиготрофный торфяник водораздельного и террасного залегания с низинной топяно-лесной, комплексной, ма-гелланикум-залежью мощностью до 7 м и площадью до 6,5 тыс. га; 6) Кулицкий Мох (с 1911) - олиготрофное водораздельного залегания с низинной древесно-топяной и магелланикум-залежью мощностью до 5 м площадью 1,7 тыс. га. Методы работы

В работе использовались аэроснимки, материалы геологических работ по обследованию торфяных болот и материалы по их эксплуатации. При натурных обследованиях выполнялись геоботаническое описание, геодезические и торфогеологические работы по исследованию торфяной залежи и ее формы. Необходимые лабораторные и натурные исследования торфа проводились по методикам Инсторфа и ГТГО «Торфгеология». Для исследования механических свойств торфяной залежи использовался пенетрометр П-5 конструкции Л. С. Амаряна. Работы проводились на разных морфометрических уровнях. Микропрофильные наблюдения (до 1м) включали подробную съемку ключевых участков в плане и профиле.

Методология и анализ проблем регенерации торфяных болот

Одной из главных ггроблем геоэкологии в настоящее время является формирование оптимальных условий интеграции биогеосферы и техносферы в целостную самоорганизующуюся систему (Круть, 1978; Кош, 1997; Кочуров, 2000, 100\\ Дьяконов, Покровский, 2000).

Анализ направлений исследований торфяных болот в России позволил выделить хронологические этапы их изучения (табл. 1). На протяжении XX столетия, как следует из проведенного анализа, торфяные болота рассматривались в основном как источники торфяного сырья или сельскохозяйственные угодья.

Научное обоснование использования торфяных болот как природоохранных объектов сформировалось за последние два десятилетия.

Просгранственно-врсмепная совместимость болотообразовательных и техногенных процессов в геобиогенном поле болот (Хмелев, 1989) позволяет рассматривать их промышленное освоение как один из эволюционных этапов развития этого поля, на которое распространяется правило хроноорганизации географических явлений {Солнцев, 1981). Время является функцией количества состояний объекта или его поля (Наседкин, 1938). Основой эволюционной модели геобиогенного поля как объекта геоэкологии служит понятие экосферы (Крутъ, 1978), позволившее разработать экосферную классификацию болот (рис. 1).

Таблица 1. Хронологические этапы изучения торфяных болот

Время

Наименование

Основная цель

18501900

19011920

19211935

19361945

19461960

19611980

1980-

наст.

время

Перепек

тивный

период

Формирование принципиальных представлений о жизни болот на научной основе

Первичная инвентаризация болот и практическая оценка болот как аккумуляторов торфа

Комплексное исследование лото-ков вещества, попадающих в торфяное болото Интенсивное исследование торфяных ресурсов, совершенствование методик, разведки, описания, классификации и картографирования торфяного сырья Ускорение интеграции торфяно-бопотной отрасли со смежными науками, гидрологией, лесоведением, геоморфологией, геологией и др.

Теоретическое обоснование функций торфяных болот в биосфере и их охрана Комплексное использование сырьевых ресурсов торфяных болот

Экосферное развитие торфяных болот

Выяснить значение болот как регуляторов речного стока и потенциальных земельных угодий, исходя из общих закономерностей В условиях интенсификации земледелия и освоения новых сильно заболоченных территорий страны применение знаний по использованию торфяных болот и торфа Изучение растительности торфяных болот и ее экологии в целях создания генетической классификации видов торфа Развитие долгосрочного и комплексного планирования общественного производства

Изучение механизмов функционирования торфяных болот на межсистемном уровне в целях комплексного сберегающего землепользования

Оценка использования торфяных болот как фактора меняющего среду обитания человека

Создание количественной ресурсной модели болот в условиях их максимального использования

Создание качественной эволюционной модели развития геобиогенного поля торфяных болот при нарастании техногенеза.

Одной из задач геоэкологии является формирование технобиогеосистем, снижающих уровень кризисных ситуаций между естественными геосистемами и интенсивно развивающимися техносистемами.

Регенерация болот ставит вопрос о генезисе болот, как растущих природных телах (Кудряшов, 1929), самоорганизующихся (Боч, Мазинг, 1979; Лопатин, 1985) и неизменно обладающих признаками симметрии. Это выражается в согласованном развитии частей торфяного болота. Поэтому влияние на самоорганизацию самовосстанавливающегося торфяного болота - это корректирование в нем системы физических и физико-химических градиентов, направляющих естественный болотообразовательный процесс к форми-

рованию целостной структуры торфяного болота.

Основу изучения влияния на регенерацию болот составляет представление об управляющей системе по А~А. Ляпунову, включающей его рабочие связи или механизм функционирования и позволяющей исследовать генезис болот как материально целостных образований. Каркас управляющей системы физического материального макрообъекта составляют его структура и механические или, применительно к болотам, гидрогеомеханические процессы в нем.

"Регенерация болот — это научное направление, предметом исследования которого являются объекты, возникающие и развивающиеся в равной степени под воздействием техногенных и естественных факторов. Поэтому под регенерацией болот подразумевается совместность естественных механизмов развития торфяных болот и искусственных мероприятий, влияющих на возобновление болотообразования, торфо-образования и торфонакоп-ления, а также на проявляющиеся естественные процессы саморегулирования и самоорганизации в растительном покрове болот. В отличие от ге-

Рис. 1. Экосферная классификация торфяных болот

нерации понятие регенерации включает в себя процесс восстановления формы, состава, облика и др. свойств природного объекта под воздействием внешних факторов в сочетании с сохранившимися свойствами самого объекта. Факторы, влияющие на эти процессы, могут быть естественными, природно-искусственными или искусственными.

В случае воздействия на торфяное болото (например, добыча торфа) нарушению прежде всего подвергается целостность торфяного тела, сохранность которого отражает соотношение процессов генерации и регенерации торфяного болота (понятие тела подчеркивает целостность геосистемы и соответствует понятию «торфяное болото» или «торфяник»). Поэтому объектом регенерации является торфяное тело, представленное в разной степени частично, а ее целью - формирование условий восстановления его целостности и их поддержание с использованием естественных процессов самоорганизации растительного покрова и саморегулирования механического равновесия торфяного тела.

Анализ работ в этой области позволил классифицировать методы по восстановлению торфяников (рис. 2), а также выработать положения, отражающие

гидромеханические признаки развития торфяных болот.

]

Методы

Межэкосистемные

]

1. Охранные зоны вокруг болота

Внутризкосистемные |

2. Структурные (водобалансовые)

3. Субстратные (ускорение зарастания)

2.1. Образование водоемов

2.3. Формирование градиент-напора

2.2. Ирригациия полыми водами

2.4. Снижение испарения

2 3 1. Формирование

а) напорной канавы

а) напорного озера

2 3 2. Задержка стока поверхностного

2 3.3 Окрайковый подпор

2 41 Задержание снега

2 4.2. Покрытие поверхности

а) мульчей

б)синтетическим волокном

2 4 3. Создание фитоярусов

3.1. Регулирование трофности

3 1.1. Оптимизация уровня воды

3.1 2. Оптимизация состава воды

3.1.3. Внесение удобрений

3.2. Посев диаспор и интродукция

4. Структурно-субстратные

4.1. Рыхление верхнего слоя

4.2. Удаление древостоя

4.3. Формирование активного слоя

4.4. Когпаж выхода залежных вод

4.5. Выстилка слоев торфа

Рис. 2. Классификация методов по восстановлению торфяных болот

В результате после разработки торфяника необходимо оставлять: 1) часть торфяного болота в естественном состоянии (банк семян и растений); 2) мелиоративную систему, контролирующую влажность выработанного торфяника; 3) слой сильноразложившегося торфа (>50 см), ограничивающий отток воды из торфяной залежи и при возможности над ним слаборазложившийся (>30 см) слой с высокой фильтрационной способностью, влахоемкостью и низким капиллярным давлением; 4) микрорельеф (нанорельеф).

При ограниченности средств следует устанавливать так называемые буферные зоны вокруг нарушенного болота, структура которых учитывает характер грунтовых вод под торфяником и вблизи него, лесных сообществ вокруг торфяника и розу ветров в данном районе. А при разработке проекта по регенерации выработанного торфяного болота наиболее эффективными и энергосберегающими мероприятиями являются: 1) создание условий для всплывания

оставшегося слоя торфа (устройство водоема, раскисление торфяной или водной среды); 2) постройка плотов, вызывающих сплавинообразование; 3) применение мульчирования для возобновления болотной растительности и снижения испарения; 4) внесение минеральных удобрений для ускорения зарастания голой поверхности торфяной залежи; 5) формирование системы пьезометрических напоров воды, позволяющей управлять структурой водных потоков в болоте и на его границах. В целом требуется создать условия иерархического взаимовлияния отдельных участков болота посредством их гидрогеомеханиче-ского уравновешивания.

Для анализа представлений о формировании торфяных болот использована классификация проблем развития в геологии В. В. Хаит (1990) (табл. 2).

Таблица 2. Классификация проблем развития торфяных болот

Проблемы развития Цель исследования Наименование задачи

Неравномерность Определение структуры болота Понятие болотной системы Фациапьная классификация торфяных отложений Вертикальная зональность торфяника

Преемственность-обновление Определение факторов развития структуры торфяника Стадии и фазы развития торфяника

Направленность-цикличность Круговорот вещества в торфянике Саморегулирование и рост торфяника

Прерывность-непрерывность Определение процессов формирования торфа Водно-минеральное летание торфяных болот Диагенез торфа (переход в горную породу) Классификация торфа.

В результате установлены основные принципы развития и восстановления торфяных болот:

- экологической простоты (ОП* по Б.М. Миркину (1988)) допускает, что в основе процессов самоорганизации и саморегулирования лежит ограниченное число элементов экосистемы. Такими элементами могут быть иерархическая система блоков торфяного тела и их режимы;

- структурного дуализма (ОП по Ю.О. Кузьмину (2001)), определяющий управляемость геосистемы по координации объемов торфяного тела с разными динамическими параметрами и обуславливающими их механическими свойствами. Структура, с одной стороны, устойчивая вещественная часть торфяной залежи, отражающая ее статическую неоднородность. А с другой - это гармоническая система механически активных объемов торфяного тела, выражающаяся в образовании его динамической неоднородности.

Следствия:

—> структура торфяного тела адекватна его механическому напряжению (ОП по Г.Р. Иеапицкому и др. (1984)). Основано на представлении торфяного тела как активной среды, в которой изменения структуры ведут к появлению механических колебаний, а их распространение к упорядочению структуры. В результате торфяная система естественной влажности должна формировать структуру с максимальным рассеиванием «лишней» энергии. В

' ОП - общее понятие

ином случае в структуре накапливается напряжение, растет неустойчивость и ее восстановление становится слабоупрявляемым; —> внешние и внутренние режимы в торфяной залежи механически соразмерны (ОП по Н~А. Наседкину (1939)). Реализуется при образовании неустойчивых элементов структуры, возникающих при ее самопроизвольных изменениях и одновременно изменениях, вызванных внешним воздействием. Подобная гармонизация отражает механизм адаптации структуры болота к изменениям. Степень восстановленности болота следует оценивать по степени гармонизации в его структуре внешних и внутренних воздействий; —> форма (структура) поверхности и состав торфяной залежи неадекватны (ОП по 3. Руофф (1934); М.С. Ъоч (1958); ИЛ Богдановская-Гиенеф (1969)). Основывается на представлении об устойчивой структуре торфяного тела в виде дискретных элементов, образующих во времени объемные непрерывные вещественные эволюционные траектории. При одинаковой поверхности торфяной залежи ее структура может быть разного состава при разных динамических режимах. Дискретные элементы устойчивой структуры можно рассматривать как управляющие, с меняющейся массой, прочностью, объемом, формой и, как следствие, их динамическими свойствами; —> торфяные фации по связи состава и формы поливариантны (ОП по И.Ф. Ларгину (1968); Л. С. Амаряну (1969)). Устанавливается в соответствии со сходством формы и механических свойств разных по составу фаций. Причина — возникновение вторичной неоднородности торфяной залежи как результат конкуренции мод разных факторов или элементов, адекватных механической системе залежи. Это положение указывает на механический континуум торфяной залежи и механическую универсальность торфяных фаций. При восстановлении важно учитывать механическую эволюцию торфа;

- механической адекватности биоты механической системе торфяного тела основывается на представлении об активной механической роли биоты в формировании поверхности, напряжения и регулировании водного потока в залежи. Управление формированием поверхности, где растения выполняют функции каркаса, оболочки и наполнителя, осуществляется при колебаниях торфяного тела. Поэтому следует восстанавливать динамические режимы торфяной залежи, а экологические являются их отражением;

— морфоалгоритма фаций обосновывается способностью системы к самоподобию или повторению формы и состава торфяных фаций в разных масштабах, обусловленных сходством вмещающей формы — рельеф дна, форма одного или нескольких слоев торфяной залежи. Использование алгоритма генезиса фаций ускорит регенерацию.

В целом основными факторами влияния на регенерацию являются режимы функционирования и размерности атмосферы и литосферы, структуры и динамики торфяника.

Разработка и исследование основ фациааьного и структурно-динамического анализа торфяных болот

Важно установить разницу между границами в торфянике, вызванными работой механизма адаптации к внешним воздействиям, и границами, возникающими в результате его роста. При адаптации структуры болота к внешним и внутренним изменениям возникает его фациальная неоднородность, отражающая симметричность и цикличность в развитии болота. Анализ механизма адаптации, как основы устойчивости болота, зависит от модели пространственной и временной организации в торфяном болоте круговорота вещества и энергаи, а также от концептуальной модели развития торфяных болот (табл. 3).

Таблица 3. Концептуальные модели развития торфяных болот

Название

Основные положения

Седимента-ционная

(Weber, 1902; Potonie, 1912; Сукачев, 1914)

Гидрологическая

(Иванов, 1953, Ingram, 1983)

Гидро геомеханическая

(Кудряшов, 1929; Наседкин, 1938)

Преобладает гравитационная организация болота, геоморфологические и гидрогеологические условия - основа постепенного развития болота в виде постепенно накапливающихся слоев торфа Торфяная залежь механически пассивное образование, а ее рост - результат соотношения прироста и распада органической массы в ее поверхностном слое

Развитие болота предопределено формой ложа и вертикальным делением торфяника на нижний и верхний горизонты. Последний регулирует структуру питания болотной растительности в плане болота, которая затем отражается в строении болотного массива. Структура и динамика верхнего горизонта торфяной залежи обеспечивают адаптацию болота к внешним воздействиям

Гидродинамическая и гидростатическая системы торфяного тела вызывают в нем антигравитационные процессы, способствующие его скоординированному росту как целому. Внешние воздействия адаптированы непосредственно механическим равновесием торфяной залежи в целом.

К важным особенностям гадрогеомеханической модели развития болот необходимо отнести изменчивость количества воды в торфяной залежи во времени и пространстве {/Лопатин, 1949), влияние набухания торфа на выпуклость массива (Юрьев, 1925), увеличение бокового давления в торфянике с его ростом (\Veber, 1902), неустойчивость внутреннего водоема при горизонтальном росте торфяника (РоШге, 1918), зависимость химического равновесия болота от синтезированного в нем органического вещества (Смоляницкий, 1979), движение торфяной залежи под действием внутризалежных газов (Фриш, 1981; Смирнов, 1994).

Эволюционное развитие торфяника есть пространственно-временная организация круговорота его вещества. Временная модель функционирования торфяных болот включает четыре уровня (рис. 3).

Управляемому круговороту вещества в большей степени соответствует гидрогеомеханическая модель, в которой адаптация к внешним и внутренним событиям определяется общим механизмом. Торфяное тело в соответствии со своими механическими константами под действием собственной массы, гидростатического и гидродинамического давлений определяет свой рост. Например, часть системы разрушается при одновременном ускорении прироста органической массы в другой части болотного массива под воздействием гидромеханического «выравнивания» этих частей между собой и другими. Этому сопутствуют

процессы уплотнения торфяной залежи, всплывания, расслоения и др.

Геодинамика торфяного тела под воздействием внешних режимов отражает многоуровневую систему его геофизической неоднородности и отвечает топологическому времени существования и функционирования болота. Важным признаком топологического времени является объединение в целое самопроизвольных или термодинамических изменений системы, ее саморегулирование и самоорганизацию, формирование пространственной локализации этих процессов в виде неоднородности торфяной залежи, имеющей значение только в ее динамическом состоянии.

На каждом уровне топологической временной модели влияние на восстановление болот оценивается по-своему: I -оно отсутствует; II — влияние на скорость восстановления не обязательно; III — имеет большое значение; IV — это влияние определяющее. В настоящее время априорно учитываются только первые три уровня временной модели.

Традиционно торфяные болота рассматриваются как голоценовые образования, при этом возникает проблема связи возраста болот с их структурой и, следовательно, их классификации {Локту-ровский, 1935; Кац, 1940; Нейштадт, 1957; Хотинасий, 1977; Esittm, 1981). Фациальная классификация торфяных отложений дает возможность рассматривать структуру торфяною покрова земного шара, как совокупность «срезов» литосферы в относительном времени независимо от границ торфяно-болотного покрова в плане. Это положение отражает целостность торфяной сферы или сферы болот и потенциал ее саморегенерации.

Схема фациальной классификации торфяных отложений представлена на рис. 4. Ее отличительной особенностью является совмещение в одном ранге типологической и региональной единиц классификации в ранге мезофации. Это позволяет сохранить преемственность между неравномерностью развития болот в регионе и преобладающим типом болот в данной зоне или провинции.

Для проблем регенерации ее важнейшим звеном является стратиграфический горизонт, который следует определить как неоднородный по составу слой торфа, но обязательно одного возраста, соответствующий отдельной климатической фазе голоцена по H.A. Хотинскому. При этом климат, кроме воздействия на растительность, влияет на торфяную залежь, изменяя ее механическое равновесие и динамику, а в результате экологические режимы на поверхности болота.

Временные уровни круговорота вещества

I -Геосферный -направленное развитие торфяника как отражение процесса эволюции Земли

II - Биогеосферный -цикличное развитие торфяника в масштабе геологического времени

III - Биогеохимический -волновое развитие торфяника под воздействием современных циклических процессов

IV - Геофизический -автоволновое развитие торфяной залежи в результате ее горизонтальной дифференциации

Рис. 3. Топологическая временная модель развития торфяника

Введение фациадьного анализа торфяника позволяет отказаться от искусственного соединения понятия вида торфа с геометрическим объектом — разновременным слоем торфа. Поэтому всегда априорно существовала ошибка при экстраполяции свойств торфа конкретной точки на весь слой иногда длиной в сотни метров и толщиной до нескольких метров. В определенной степени произвольно установлены свойства номинального вида торфа (Тюремное, 1949), образцы которого отобраны на значительной площади (например, европейская часть России) и из разных по возрасту и генезису слоев торфа.

Торфяно-болотный покров

-1-

Фациальный пояс торфонакопления (по заторфоеанности и запасам торфа)

Торфяно-болотная макрофация (группа болот по типу торфонакопления)

Торфяно-болотная мезофация (географический тип болот)

Торфяно-болотная мезофация (группа микрофаций - болотная система)

Торфяно-болотная микрофация (торфяная залежь)

Стратиграфический горизонт (по климатической фазе голоцена)

Микрогоризонт (по синоптическому ритму)

Рис. 4. Уровни и объекты фациальной классификации торфяных отложений

жает момент в эволюции каждого блока торфяной залежи, в течение которого он теряет механическую сплошность. Например, на это указывает слой шейх-цериевого торфа, совпадающий с кривой симметрии (рис. 5) и обладающий низкой прочностью.

Целью исследования современных геодинамических процессов в торфяниках является анализ внутреннего механизма движения торфяной залежи.

Анализ схемы структурного дешифрирования (рис. 6) показал, что линейные размеры «первичных» внутренне однородных по структуре контуров составляют в среднем от 20 до 400 м. При этом важно учитывать, что дробность поверхности торфяного месторождения на «первичные» контуры зависит от их ориентированности и подчиненности контурам большего ранга.

В результате границы в торфяном теле, связанные с его функциональными перестройками, должны быть пространственно нестабильными и симметричными. Локальность и прерывистость границ показывает связь с его гидродинамикой, а их симметричность отражает гидростатический процесс, направляемый формой ложа болота и распределением масс в торфянике.

Для оценки симметрии в строении торфяной залежи все растительные остатки в ней предлагается разделить на три группы: фоновые, случайные и закономерные. Последние имеют выраженные тенденции в распределении количества остатков. В их распределении наблюдается симметрия относительно центра залежи или ее обеих границ. Таким образом, в торфяной залежи существует некоторая «горизонтальная» ось минимумов и максимумов содержания остатков, которая устанавливается по их распределению. Положение кривой отра-

Кривая максимумов и минимумов

Рис. 5. Признаки симметрии в стратиграфии торфяной залежи (поп2 рис. 6); вертикальные пунктиры границы блоков

В целом колебание торфяного тела представляет собой сумму мод отдельных блоков. Различие в амплитуде этих колебаний по блокам ведет к взаимодействию их между собой, которое отражается в форме поверхности болота.

Таким образом, границы в залежи и на ее поверхности в совокупности

составляют единую систему. Это позволяет предполагать, что структура торфяного тела отражает гидростатическое взаимодействие его частей, развивающееся по мере роста торфяного тела и проявляющее признаки симметрии.

Исследовл1 ти торфяного болота

по признакам его целостности

Механические признаки целостности растительного покрова

Представление мохового покрова как активной среды, в которой распространяются автоволны, важно тем, что дает возможность описывать не только поверхностные процессы, но отражает динамические режимы торфяного тела и характер его роста как целого. Моховой покров проявляет единство движения в масштабе всего болота, подчеркивая тем самым самоорганизацию автоволн в единый вихрь, «разбивающийся» о внешние границы и малоподвижные участки торфяного тела (рис. 7). Перемещение мхов отражается в формировании микрорельефа болот, влияя на плотность и прочность формирующегося торфа, указывает на саморегулирующийся и самоорганизующийся рост торфяного тела. Подобный подход позволил реализовать идею В.В. Кудряшова (1929) о динамической классификации сфагновых мхов.

Установлены стратегии движения сфагновых дернин: консервативное (вертикальное или слабонаклонное),устойчивое (горизонтальное в одном направлении) и неустойчивое (с регулярным изменением направления движения). Каждой

Рис. 6. Схема структурного дешифрирования Мудровского торфяного болота (1:40 ООО)

стратегии соответствует свой набор сфагнов. Консервативному движению в большей степени соответствует, например, Sphagnum magellanicum, устойчивому — Sph. cuspidatum и, особенно, Sph. angustifolium и Sph.fallax, неустойчивому - Sph. ma-jus, Sph. balticum. Особую роль в динамической классификации мхов имеет Sph. fuscum - он в равной степени проявляет способность к устойчивому перемещению и консервативному, т.е. к вертикальному росту длительное время. Предлагаемая классификация позволяет более полно прогнозировать саморегулирование и самоорганизацию микроформ на поверхности болота, которые рассматриваются как результат автоволновых свойств сфагновых дернин: отсутствие интерференции и отражения, дифракция, аннигиляция, сохранение формы и несохранепие энергии волн.

Наклон трав движущимися моховыми дернинами (рис. 8), количество трав, направление наклона и движения дернин, а также скорость движения-роста мха и соответствующая длина трав в сумме показывают устойчивую связь между мхом и травами.

Подземная часть ствола сосны является областью непосредственных взаимодействий Pirns sylmtris со сфагновым покровом. Величина ствола молодой сосны сравнима с размерами мха и поэтому искривляется при ежегодном переходе мха в горизонтальное положение. За несколько лет образуется система изгибов ствола сосны. В зависимости от стратегии поведения дернины могут формироваться прямые, волнистые и спиралевидные формы подземной части ствола сосны.

Рост корня в длину зависит от плотности среды, создающей функцию внешнего давления, подобно коре ствола. В случае изоморфной среды (влажность 93 %), давление тоже изоморфно, внутреннее давление растущих органов корня незначительно отличается от внешнего давления. Поэтому ко-

Рис. 7. Схема движения мхов по поверхности Каликинского болота (1:25 ООО); короткие стрелки - азимуты движения мха; длинные - обобщающие траектории движения

abed

Рис. 8. Схемы механического взаимодействия мха и пушицы:

а — количество направлений наклона трав, b — количество трав, %, с— величина трав, см, d— угол наклона трав, град. Размер — 1м2

рень приобретает искривленную форму.

По мере утолщения ствола происходит интенсификация вращения растущих тканей ствола относительно вертикальной оси дерева. В результате при замедлении вертикального прироста сосны в условиях болота асимметричный прирост ствола нарушает моноподиальное ветвление дерева. Асимметричное нарастание ствола переходит на одну или, при меньшей скорости вращения, на

две боковые ветви. Интенсивность вращения внешних растущих тканей ветвей при нарушении моноподиального ветвления зависит от соотношения диаметра ствола и диаметра ветвей. Чем больше разница, тем интенсивнее продолжается вращение асимметричного прироста ветви. Можно предположить, что так регулируется высота и полнота древостоя болот, отражающая характер развития торфяного тела.

За основу предлагаемой классификации экологических форм Pinns sylvestris выбрана классификация верхушек болотных сосен Е. Rnosohstre (1982) и корневых систем И.Ф. Ларгина (1953) и С.Э. Вомперского (1959).

Характер изменения высоты древостой отражает связь со структурой растительного покрова, строением торфяной залежи и ее структурно-механическими свойствами (рис. 9). Торфяное тело представляется закономерно растущим за счет управления развитием растительных сообществ, а одновременно, процессами тор-фообразования и изменений влажности торфяной среды. Так на примере развития мохового покрова, травяно-моховых и дре-весно-моховых сообществ выявлены закономерности механической организации биомассы на поверхности торфяного тела.

Классификация структурных моделей торфяника

Основу построения классификации составило разделение моделей описания торфяника по соотношению и взаимодействию фаз торфяной среды, а также о характере движения воды в залежи (рис. 10).

Построение классификации дополнить характерные признаки Наиболее близкой к ней моделью

Рис. 9. Компонента и свойства Калининского болота: а — график колебания высоты сосны; Ь — план болота с контурами растительности; Ь — стратиграфия; ^ — распределение степени разложения торфа; е — распределение значений пенетоапии: — слои воды. пней, угля

структурных моделей торфяника позволило гидрогеомеханической модели его развития, развития болота определена модель растущего

торфяника. В работе о торфянике, как растущем теле, В.В. Кудряшов указывал на недостаточность геоботанического языка для анализа развития торфяника. Принципиальной особенностью его модели была замена параметров торфяной срсды на оценку изменения их во времени, т. е. величина параметра заменялась на его молу. И что крайне важно, моды параметров получали систему комплексных индикаторов на поверхности торфяника.

Модель

Рис. 10. Принципиальные структурные модели торфяного болота

Развитие модели В.В. Кудряшова нашло отражение в расширении понятия неоднородности торфяной залежи. В рамках геодинамического принципа, составляющего основу гидрогеомеханической модели торфяника, неоднородность рассматривается как результат накопления, трансформации, рассеивания и перераспределения механической энергии в торфяном теле в результате образования динамической неоднородности или ее ансамблей в торфяной залежи. К признакам этой модели необходимо отнести блоково-иерархическую систему торфяника, отражающую структурно-механическую неоднородность его залежи и ее апериодическую динамику, адекватную модам внешних параметров и составляющую основу обновления экологических режимов на поверхности болота.

В связи с этим приобретает важность вопрос об изменении структуры торфяного тела во времени и определение равнодействующих в нем сил, позволяющих описывать его структуру в динамическом равновесии.

Временной фактор в моделях природы прочности торфяных отложений

Построение классификации моделей прочности торфяных отложений по отношению ко времени позволило установить изменения гидрогеомеханической модели, связанные временньгми изменениями торфяного тела.

Для этой модели соблюдается идея генетического единства формы торфяной залежи и структуры ее механического напряжения с формированием и изменением во времени ее свойств. В результате роста торфяного тела в нем постоянно происходят перестройки его механической системы. В этом случае

прочность торфяного тела в каждой его точке отражает скоординированный характер его роста. В разных частях процессы упрочнения и разупрочнения могут протекать параллельно или сменять друг друга. Главными силами, обеспечивающими работу такой модели прочности торфяного тела, являются силы тяжести и давления — гравитационные и антигравитационные процессы.

Прочность и плотность в каждой точке торфяного тела в естественном залегании отвечают континуальному характеру, т.е. отражают характер напряжений вокруг себя. Нестационарностъ прочности в залежи отражает коллективное влияние частных неоднородносгей на окружающее их пространство, определяющее взаимодействие более крупных частей торфяного тела, формируя в итоге напряжение во всем торфяном теле. При обратном процессе крупные части торфяного тела передают напряжение более мелким — происходит «дробление» и релаксация напряжения.

Теоретические положения морфологии торфяных болот

Для анализа закономерностей формирования или изменения формы торфяного тела сформулированы и обоснованы эвристические предположения о его

1. Торфяное тело — это тело с концентрическими слоями. Каждый слой является относительно независимым по характеру его напряженно-деформированного состояния. Из этого следует, что торфяное тело при сосредоточенном внешнем воздействии способно к увеличению центров координации потенциалов его механического поля (рис. 11, а).

2. Торфяное тело является двухслойным, состоящим из внутреннего «водоема» и упругой «оболочки». Внутренний водоем создает напряжение в торфяном теле. Следствием этого допущения является предположение о том, что форма поверхности торфяного тела отвечает его напряженно-деформированному состоянию и согласованности нормальных и касательных напряжений в теле, находящегося в механическом равновесии (рис. 11, Ь).

3. Масштаб представления тела основан на фрактальных свойствах или множестве его центров координации потенциалов механического поля. Из этого следует, что с уменьшением размера рассматриваемой части торфяного тела

Рис. 11. Схемы структуры (а, Ь) и влияния масштаба (с, я) на оценку формы торфяника: а- слоистого концентрического тела; Ь - двухслойного по прочности тела: с — на количество центров уравновешивания системы; г/ — на сохранение подобия с(Ьео и наличия бокового взаимодействия

и при гидростатическом выравнивании отклонение вертикальной оси симметрии данной части тела от направления действия силы тяжести минимально и теоретически должно быть равно нулю. При допустимом равенстве вертикального и горизонтального размера фрагмент торфяного тела должен иметь вертикально ориентированную ось симметрии (рис. 11, ¿). 4. Сохранение подобия сфер или их проекций при изменении масштаба и наличия бокового взаимодействия между сферами (рис. И, d).

Исследование размерности и подобия торфяного тела

На основании работ В.В. Mandelbrot, Е. Федра и др. разработана методика представления торфяного тела в качестве самоподобного множества. По данным расчета размерности построены графики степенной функции величины измерителя от их количества (рис. 12).

Ыповерхн. —□— Мдна

Рис. 12. Зависимость между количеством измерителей и их длиной (а). То же в логаоисЬмическом масштабе (В)

По характеру изменения размерностей дна и поверхности выделяются две зоны. Для всего спектра значений размерности характерен рост амплитуды их колебаний с ростом величины измерительного отрезка. Из этого следует, что торфяное тело обладает спектром подобий дна и поверхности, являющимся функцией размера измерителя и формы дна болота. В результате можно заключить, что от масштаба исследований или описания торфяного тела, его соответствующие или подобные часта, приближенные к дну и поверхности имеют разный объем и размерность.

При наличии роста торфяного тела и превышении длины проекции поверхности над длиной проекции дна коэффициенты гомотетии или подобия связаны степенной зависимостью (рис.12, а).

Торфяное тело - это стохастический фрактал или мультифрактал, имеющий на каждом масштабном уровне разные значения его размерности, образующие график близкий к гармоническому. Представление торфяного тела в виде ломаных линий из подобных отрезков (рис. 13) является манипуляцией, позволяющей использовать только краевые отрезки (длина и наклон к горизонту) для отражения гармонических отношений между линиями дна, поверхности

и древостоя,. Если по определению часть фрактала несет информацию обо всем объекте, то краевой отрезок несет информацию обо всей кривой и обо всем торфяном теле.

0. м-

Рис. 13. Морфометрическое соответствие частей торфяного тела, полученное соединением концов подобных отрезков (а). Геометрическое определение центров тяжести (черный) и давления (белый) торфяного тела (Ь)

При возможности рассмотрения торфяного тела как некоторого объекта, морфология которого отражает взаимодействие двух основных сил — тяжести и давления или Архимеда, следуя теории плавающих объектов и пользуясь системой самоподобных отрезков, получаем центры этих сил (рис. 13).

Если центр тяжести расположен ниже центра водоизмещения или центра сосредоточения действия сил всплывания, то в торфяном теле преобладают процессы разуплотнения. В случае, когда центр тяжести расположен (особенно, благодаря древесному ярусу) выше центра водоизмещения, наблюдается уплотнение торфяного тела. Эти процессы вызывают в теле касательные напряжения или выравнивание его поверхности в виде дифференциации роста соседних частей тела, и, как можно предположить, дифференциации торфяного тела по всплыванию относительно некоторой оси симметрии торфяного тела — нормаль к поверхности болота максимальной длины (рис. 13).

Признаки эволюции фазовой области торфяного болота

Рост болот можно оценивать с помощью модуля развития торфяного тела. Схема модуля представлена на рис. 14. Для него характерна симметричность относительно вертикальной оси (£§') и равномерность — пропорциональность относительно горизонта (5-6), Линии: 1-2 — характеризует линию высоты древостоя, 5-6 (далее а) — кривую поверхности торфяного тела, 3-4 (далее Ь) - кривую дна торфяного тела. Эти линии в сумме отражают текущее состояние фазовой области развития торфяника.

Использованная методика подразумевает,

Рис. 14. Модуль развития торфяника с древостоем

что в этой модели выдерживается кинематическое подобие и при изменении ф а/Ьа' (рис. 14). Параллельность движения точек торфяника соблюдается, так как при одном масштабе траектории точек не пересекаются.

Уравнение роста торфяного тела можно выразить как Ь=/(Ь-а/2) (рис. 14). Форма линии дна болота мало меняется в сравнении с линией формы поверхности. Для анализа роста самоподобный отрезок линии дна удобно принять как постоянную величину. В результате параметр [ |, равный 1Ь/ Ь-а, отражает скорость роста торфяного тела при условии, что Ь — это путь, отражающий рост торфяника, одновременно это величина гидростатического напора (пьезометрическая высота), а выражение Ь-а/2 - это топологическое время, указывающее на соотношение отрезков Ьиа.

Скорость роста торфяника как функции изменения его объема меняется с изменением масштаба его представления. При увеличении Л/, длина измерительного отрезка поверхности приближается к размеру подобного отрезка дна. Кроме того, на скорость влияет процесс роста торфяника, при котором область построения графиков является моделью фазовой области развития торфяника.

Для торфяников характерно равноускоренное или равнозамедленное криволинейное движение в виде трехлепестковой траектории (рис. 15). Последнее предположение объясняет связь смен группового состава торфов в соответствии с резким изменением формы дна болота.

Понятие роста торфяника, прежде всего, зависит от масштаба его исследования и формы его границ. Использование понятия топологического времени и модуля развития торфяного тела позволяют установить двойственный характер оценки скорости роста торфяника как функции масштаба и функции его формы. Торфяник как целостное тело определяется внутренним кинематическим подобием, формой склонов минерального дна и соответствием формы границ дна и поверхности с его

Рост тела — это движение, а пример движения с ускорением — это олиго-трофный торфяник с понижением степени разложения торфа к поверхности, что и вызывает резкое увеличение его объема. В результате роста происходит повышение геометрического центра системы и накопление потенциальной энергии. Действие массы растущего торфяного тела компенсируется действием давления направленного вверх. Повышение давления в торфяном теле реализуется в возвышении купола болота, поэтому уровень воды на болоте - это его возвышение, равное гидростатическому давлению в залежи. Следовательно, давление в залежи и ускорение массовых сил, возникающие и меняющиеся по мере роста торфяного тела - это один процесс. Он выражается как, ЬрЬ=А1-Щ(р

а/Ь

Рис. 15. Модель роста однородного гладкого торфяника (фигуры а', V, с', й' — это формы растущего торфяника)

2/Ь-а, где М — это масса торфяною тела или его части, умноженная на ускорение растущего тела. Левая часть выражения характеризует силу в торфяном теле или его части, действующую на линию Ь в модуле. При этом масса тела сосредоточена в центре тяжести модуля, а гидростатическое давление на линии Ь равно давлению прирастающей массы в модуле. Тогда плотность торфяника в рамках модуля р=4М/Ь(Ь-а)2; масса торфяного тела М=[р/4]-Ь(Ь2-2аЬ +Д2); его объем У—О, 25(^-2«£2+агЬ); давление в модуле на уровне основания Р=М-[4Ь/Ь^а)2]; топологическое ускорение для линии ю=4Ь//(Ь-а)2 [1/м2], а для площади ю=4Ь/5(Ь-а)2.

Фазовая область торфяного болота - это совокупность эволюционных форм торфяника, включая верхнюю границу распределения или возвышения растительного покрова, выраженных в подобии между собой. Развитие торфяной залежи дифференцировано по скорости течения какого-либо процесса и отражает ее целостность признаками симметрии.

Предлагается описывать взаимное действие сил тяжести и давления в торфяном теле как взаимодействие некоторых сфер, основу которого составляет октаэдр (Лотов, 1997). В результате установлен ряд условий, характеризующих это взаимодействие. В том числе: 1) поверхность торфяного тела является результатом взаимодействия сил тяжести и давления; 2) между сферами существуют вертикальные и горизонтальные взаимодействия; 3) колебание объема торфяного тела ведет к изменению размера и количества сфер, описывающих поверхность; 4) болотные массивы могут описываться усеченными сферами — это признак секущих поверхностей, являющихся переобводненными (тростниковые, осоковые, грядово-мочажинные сообщества), а обратные склоны сфер более сухие (древесные, пушицевые, фускум-сообщества) (рис. 16); 5) террасо-видный контур дна описывается проекциями сфер разной величины, но связанных осью симметрии и гомотетией. Если сферы дна в большей степени разделены его неровностями, что ограничивает их боковое взаимодействие, то сферы поверхности «сглаживают» неровности дна, но сохраняют их влияние в собственной композиции. Между поверхностями дна и поверхности существуют гармонические геометрические отношения.

В совокупности сферы дна, поверхности и древостоя составляют одно целое — единую систему взаимодействия, находящуюся в естественном торфяном болоте в равновесии и гармонии.

Плотность торфяного тела является наиболее точным и адекватным индикатором механического состояния торфяного тела в естественном состоянии. Схема взаимодействия одной из сфер поверхности со сферой дна представлена на рис. 17. Она поясняет связь плотности растущего и погруженного в воду тела

-----V <!•

Рис. 16. Профиль зоны развития микрорельефа и уровня воды болота Дымное длиной 8 км, представленный усеченными сферами

быть связана с его напряженно-деформированным состоянием, симметрией в распределении ее свойств и самоподобием. Точка С является центром подобия конструкции, а точка О является центром гомотетии. Отношение 2[ЛО]екну / 2[06]5т"П = р, показывает степень изменения взаимодействующих подобных систем (согласно работе (Миронов и др., 1997)).

Характер эволюционной связи разложения и влажности торфа позволяет предположить, что в отличие от прямолинейного тренда эволюционная кривая (рис. 18, линия, соединяющая точки) указывает на сложный характер этой связи. Ее обратная связь с глубиной указывает на «компенсационный» характер или природу плотности торфяной залежи, сохраняющейся в растущем теле около некоторого постоянного значения.

Петлеобразный характер эволюционной связи влажности и степени разложения торфа указывает на то, что чередование «ускорения» в изменении ее параметров может объясняться тем, что торфяная залежь как механическое целое регулирует степень своей устойчивости, влияя на тор-фообразовательньге процессы в верхнем слое залежи изменением динамических характеристик самого тела. Эта связь является принципиальной для всех рассмотренных видов торфяной залежи (ма-гелланикум, комплексная, низинная многослойная топяно-лесная, низинная то-пяно-лесная).

С учетом существующей класификации видов торфяной залежи МТИ получены обобщенные модели распределения плотности в залежи (рис. 19). По вертикали и величине плотности можно выделить по три зоны ее характерного изменения. Предположительно величина плотности торфяной залежи «1,05 г/ см3 является принципиальной, относительно которой формируется спектр моделей плотности залежи. Изменение плотности торфяной залежи имеет три тенденции на завершающей стадии: отклонение влево от 1,05 г/см3, что ведет к «облегчению

Рис. 17. Схема формирования зоны контакта сфер дна и поверхности со структурно-фазовыми явлениями; тон - распределение плотности: от светлого до темного - 0,7-1,1 г/см3 (интервал - 0,05)

£ 99 &

| 98 (б С а

к 97

у = -0,087х+98,152 Р!2 = 0,61

у = 99,444х -°0108 Р?2 = 0.50

10 20 30

Степень разложения, %

Рис. 18. Эволюционная зависимость степени разложения торфа от его влажности

Комплексный и фускум виды

1.0

( \ 1 '/ 1 1

I 1 _ 1 1

л 1 У/ Л-^/Г А \

Смешанный тип

Магелланикум-запежь 1 2 г/ см3

А ¡81

Переходный__I

тип

\ Шейхцериево-сфагновый вид Низинный тип

Рис. 19. Модели изменения плотности в торфяной залежи по их видам

залежи, вправо — к ее «утяжелению» и остается близкой к 1,05 г/см3.

В большинстве случаев торфяное тело формируется из нескольких видов торфяной залежи с характерной для них плотностью, и составляющих вместе симметричное или закономерное распределение плотности в торфяном теле. В связи с этим предлагается примерный ряд гидрометрических схем торфяных болот, объясняющий принципиальное изменение их формы в зависимости от распределения в них давления (рис. 20).

Таким образом, гидростатическое равновесие торфяного тела выражается в форме проекций сфер, отражающих характер аккумуляции в нем воды, а их искажение показывает характер его гидродинамики.

Проницаемость торфяника является условием его саморегулирования, процесса, при котором вода перемещается в торфянике, не создавая в нем дополнительного давления. Поэтому фильтрация воды в торфяном теле является процессом, регулирующим рост давления, а вместе с тем, возвышение поверхности и рост болота.

Предположительно, что плотность торфяного тела в пределах от 1,0 до 1,05-10"3 кг/м3 отражает наиболее «продуктивную» величину для его роста, при которой в достаточной степени сохраняется его сплошность и пропорциональное соотноше-

I ^ У-^ ъЩ

Рис. 20. Гидроморфолошческие схемы торфяного чела: непрерывные линии стрелок - величина гидростатического давления; пунктирная — потоки воды; Р\ и Рг — условные значения гидростатического давления

ние давления и прочности торфяного тела при сохранении равновесного состояния. Выравнивание формы поверхности происходит вследствие ((утяжеления» залежи с появлением слоев торфа с плотностью, превышающей значение 1,05-103 кг/м3 (например, щейхцериевый торф). Это приводит к потере связности залежи. В результате на поверхности торфяного тела возникают мочажины, «сплавины» или зыбуны, а в дальнейшем водоемы.

При аналогии торфяника с плавающим телом оно показывает в процессе росга выравнивание ((крена» вертикальной оси (рис. 13) по мере приведения торфяного тела в механически скоординированный равновесный объект. В таком случае характер торфогенного (активного) горизонта отражает работу по поддержанию напряженно-деформированного состояния торфяного тела, а форма поверхности торфяного болота — это не столько результат его роста, сколько результат управления этим ростом.

Распределение в торфяной залежи значений прочности отражает асимметрию формы тела и систему его «нагружения». Для растущего торфяника это означает, ч то его рост нарушает систему механического равновесия, а рост растительного покрова является скоординированным процессом, скорость которого зависит от скорости перестройки системы механического уравновешивания торфяного тела.

Следуя модели растущего торфяника как плавающего гидрогеомеханиче-ски уравновешенного тела, принимаем, что взаимодействие смежных блоков или частей торфяного тела по сумме сил равно нулю и давление в торфяном теле равно контурной силе, то есть силе, действующей по границе торфяного тела. При этом структура растительного покрова отражает результат действия этой силы. Замена объемных сил на контурные допустима при условии, что в фиксированный момент времени тело не деформируется, а его прочность и плотность как целого постоянна. Под деформацией торфяного тела следует понимать искажение его формы по мере его роста.

Основу структуры гидрогеомеханической модели растущего торфяника составляет расстояние между центрами давления и тяжести — СО (рис. 21). Это расстояние удобно использовать как внутренний безразмерный вертикальный масштаб самоподобной морфологической модели торфяника. Кроме того, в разработке схемы использован генеральный уклон дна торфяника у, главный фактор, определяющий характер упрочнения всей залежи при формировании системы ее механического равновесия. Этот уклон, в некотором смысле, — величина свободная.

Расстояние между центрами тяжести и давления, наравне с суммой измерительных отрезков, углом у, горизонтом возвышения растительного покрова, углом а, отражают характер деформации и тенденции роста торфяного тела и являются геомеханическими признаками эволюции фазовой области растущего торфяника.

Исследовадие признаков гомологии торфяного тела, обеспечивающих соответствие формы торфяного тела с его фазовой областью, показало, что они отражают ритмичность и симметрию связи отображений торфяного тела с

фазовым пространством (рис. 22).

В соответствии с представлением объемных сил в торфяном теле контурными получим два подобных треугольника, отражающих эволюционное взаимодействие сил тяжести и давления. Треугольники с вершинами 1А2 и ЗВ4, имеют принципиальное отличие. Неправильный треугольник с вершиной В предлагается называть нижним, а треугольник с вершиной Л — верхним или правильным, что отражает первопричину его природы — гидростатическое равновесие в торфяном теле. В отличие от него нижний треугольник по природе статичный, зависящий от формы дна под торфяным телом. Фактическая величина угла у не имеет принципиального значения, но является геометрической связующей, устанавливающей соразмерность приведенной схемы. Если форма треугольников отражает сумму нормального и касательного напряжения, то геометрический центр тяжести обоих треугольников совпадает с поверхностью болота в одной точке Ь - точке пересечения ее осью плавания.

Из прямоугольного четырехугольника с противоположными вершинами К и Р" можно установить закономерное изменение угла у в соответствии с ритмом, обозначенным осями 00' и 0"0"'. В частях вертикального масштаба (СП)

Рис. 21. Схема распределения прочности залежи Мудров-

ского болота в соответствии с его морфологией: кривые на поверхностью болота - высота сосны, березы, ели, ивы, поверхность микрорельефа; торфяное тело с изолиниями прочности; К — фиктивный центр тяжести однородного тела, С - фактический, Г) - давления; линии 1-10 - стратификация торфяника относительно оси его симметрии; пп'— линия уклона дна; 00ось симметрии торфяника; колонки чисел (сверху вниз): номер блока, отношение глубины залежи от максимальной глубины равной 1, среднешурфовое значение удельного сопротивления, произведение двух предшествующих чисел; угол у - «уклон дна»

Рис. 22. Связь формы торфяного тела, обладающего внутренней симметрией, с симметрией его фазовой области

Г,/Г2=0,625, ЛВ=10 СО И А,ОА,С/СО-11СНО/Си=24.

Эволюция механической системы торфяного тела может быть представлена в виде «трансформации» условно выделенных треугольников. Они показывают соотношение между координатами центров давления и тяжести и важность величины со. Верхний треугольник увеличивается, «движется» или «растет» относительно нижнего, вызывая тем самым появление и изменение расстояния СО. Независимо от масштаба выполняются условия: АН/СО = 8, СО=\АС]-\ОМ\. Кроме вертикального масштаба в виде расстояния СО получен условный горизонтальный масштаб равный части расстояния 1/32 КР.

Чаши (1/2 СО и 1/32 ЯГ), полученные из схем (рис. 21, 22), позволяют установить ее внутренний масштаб, что дает возможность при изменении масштаба рисунка сохранять значения углов. Отношение фактических значений частей дает коэффициент 1 /32 КР «36,333 СО (м).

Использование модуля торфяного тела дает возможность установить его внешнюю и внутреннюю соразмерность и гармонию, на основе которой устанавливается внутренняя система координат тела, позволяющая установить его инвариантность.

Рис. 23. Фактическая схема, позволяющая характеризовать структуру напряжений в торфяном теле (включая древостой)

Геометрические схемы структуры напряжений торфяного тела, получаемые из системы его модулей (рис. 13), показывают, что от отношения подобных отрезков модуля зависит угол, характеризующий наклон вертикальных диагоналей ромбов и кривизну поверхности торфяного болота (рис. 23, кривая 5-6), к которой они являются нормалями.

Выполнение этого положения - вертикальная ось каждого ромба перпендикулярна касательной к «поверхности» торфяного тела (уровень воды в торфяной залежи), следует из условия гидростатического уравновешивания торфяного тела. Поэтому кривизна поверхности торфяного тела воспринимается как результат его роста в условиях сохранения или поддержания системы механического равновесия. При этом кривизна является условием разгрузки напряжения в торфяном теле, возникающего в результате его роста. Каждая точка поверхности находится в механически равновесном состоянии, отражающем равенство силы давления и тяжести в торфяном теле.

Поэтому геометрическое неравенство реальных (рис. 23) силовых треугольников относительно оси каждого ромба, за исключением центрального, компенсируется углами наклона этих осей, приводящими фактическую схему напряжения в единое целое и формированию неоднородности торфяной залежи.

Если давление в торфяном теле не равно гидростатическому, то система находится в напряжении и искажается ее внешняя форма. Кроме того, механическое равновесие торфяника может достигаться за счет изменения его геофизической неоднородности. Центры тяжести и давления вместе отражают разницу и распределение объемного веса торфяника. Изменение координат петров С и О отражает неоднородность в торфянике, в том числе за счет древостоя, являющегося частью растущего торфяника.

«Подъем» центра давления в результате роста в асимметричном по форме торфяном теле позволяет предполагать существование в нем момента инерции. Если центры тяжести и давления не лежат на одной нормали к центру Земли, то возникают моменты гидростатической природы, определяющие выравнивание плавающего тела.

Угол плавания или гидростатического выравнивания (г|) принципиально подобен характеру сжатия тела (рис. 24). Поверхность ее' (почти совпадающая с

Рис. 24. Схема гидростатического уравновешивания торфяного тела

поверхностью болота) отражает деформацию тела под действием суммы сил, линия 2'-3' отражает действие силы тяжести на наклонную поверхность или относительно нее, а линия 7-8 является зоной контакта сфер тяжести и давления. Эта линия пересекает центр давления. Сфера тяжести вписывается в верхний треугольник, сформированный гидростатическим равновесием, а сфера давления, вписанная в нижний треугольник, отвечает за исходный характер давления в торфяном теле. Если эволюция шдрогеомеханического равновесия торфяного тела осуществляется по мере его роста от нижнего треугольника к верхнему, то давление сохраняет асимметрию, а сила тяжести приобретает симметричный характер, отражающий адаптацию прочности торфяного тела под внешнюю нагрузку. Поэтому можно предположить, что хотя действие силы давления направлено вертикально вверх, при асимметрии прочности торфяного тела она ориентирована перпендикулярно линии 7-8.

Применительно к предложенной схеме (рис. 24) метацентрическим радиусом выберем отношение центрального момента инерции длины профиля уровня воды /0 к объему профиля торфяного тела ниже уровня воды IV. Размер радиуса ограничен вершиной нижнего треугольника. При условии саморегулирования торфяного тела по мере его роста, вершина нижнего треугольника М' является точкой схода проекции дна болота на поверхность. Оставшиеся части торфяного тела условно можно считать буферными по отношению к рассматриваемой части торфяного тела. Поэтому

[1/32 НР|2

7Ж0= 0,0045- . (1)

Ь^Ш/а)

Тогда

ИМо-М-!

т= -,

[1,5-1/32 Я]4]2 (2)

т [1,5-1/32 КР|2

М=-, (3)

ВМъ-1

где т — масса треугольника, сосредоточенная в его центре масс (кг), М - масса торфяной залежи (кг), Ьср - средняя глубина торфяной залежи модулей (м), а -длина подобного отрезка поверхности (м), Ь — длина подобного отрезка дна (м), I— ширина профиля равная 1 м.

На основании полученного можно заключить, что метацентрический радиус торфяного тела зависит прямо пропорционально от внутреннего горизонтального масштаба исследования торфяника (в реальности эта величина составляет от нескольких метров до десятков, что соответствует высоте леса или слоя торфяного тела над уровнем воды) и обратно пропорционально масштабу или определенной размерности фрактала торфяного тела, а также от средней мощности торфяного тела.

Эти связи опосредованы через целостность формы торфяного тела и методики ее представления. В результате получим выражение для модуля без древостоя

Ь-а

1 ----1(Г3.

а+Ь

, Тогда с древостоем, где с — подобный отрезок линии древостоя, а - угол

при основании линии наибольшего возвышения торфяного тела (древостоя) по отношению к линии поверхности, Р — угол при линии наибольшего возвышения по отношению к линии дна, выражение имеет вид

Ь-а с—а с—Ь -=-^а--' =-^Р--1.

а+Ь а+с Ь+с

Полученная зависимость подтверждает, что оценка скорости роста торфяного тела зависит от масштаба исследования и формы торфяного тела, т.е. от метода и точности ее описания. В результате угол ф показывает, что в структуре напряжения торфяного тела существуют условные эфемерные плоскости или поверхности, имеющие наклон. Этот угол чаще всего не превышает одною градуса и с укрупнением масштаба его величина уменьшается до десятых и сотых минуты.

Методика построения схемы расчета метацентрического радиуса подтверждает его связь с высотой древостоя (1) или предельной высотой точки пересечения направления равнодействующей давления с осью «плавания» торфяного тела.

Важно отметить связь радиуса с массой торфяной залежи и массой ее прироста. Как видно из выражений (2), (3), с увеличением массы торфяной залежи возвышение торфяного тела (включая древостой) над уровнем грунтовых вод снижается. Этого следовало ожидать, так как известно, что с ростом мощно, сто торфяного тела уменьшается его плотность и увеличивается его прирост, а в результате, снижается высота древостоя. С другой стороны, изменение метацентрического радиуса торфяного тела прямо пропорционально изменению массы 1 его прироста.

В целом, с укрупнением масштаба исследования торфяного тела, направление равнодействующей давления сближается с вертикальными осями симметрии его частей, следовательно, асимметрия в развитии свойств растущего торфяника, проявляется ярче. Поэтому наклон этих осей на схемах незначителен, и с ростом масштаба описания уменьшается, а в реальности его быть не должно. Все особенности его существования выражаются в асимметричном строении торфяной залежи, по мере роста которой увеличивается симметричность ее формы.

Факт связи роста и формы торфяного болота получает новый акцент, форма приобретает самостоятельность. Этот парадокс объясняется

тем, что в основе развития формы болота лежат гидрогеомеханические процессы, определяющие самоподобную форму торфяника, а также его скоординированные динамические характеристики и, как следствие, закономерные экологические режимы на его поверхности и торфообразо-вательные процессы в деятельном слое. Самостоятельность формы определяется как функция эволюции его геофизической неоднородности по мере роста торфяного тела.

Геоэкологическая оценка состояния выработанных торфяных болот

и их классификация

Анализ имеющихся данных по состоянию выработанных торфяных болот позволил установить, что:

1) основными факторами, определяющими состав сообществ по убыванию их значимости, являются время зарастания, уровень вод, минерализация и кислотность воды, мощность остаточного слоя торфа, тип торфа;

2) мощность оставшегося торфа в максимальной степени определяет схожесть естественных и нарушенных разработкой торфяных субстратов; торфяной слой оставшейся залежи в условиях работающей осушительной сети отдаляется по своим свойствам от естественных субстратов;

3) гидрохимия выработанных карьеров отличается от химического состава болотных вод, но выдерживается типовая принадлежность;

4) при нарушении действия осушительной сети субстрат выработанного торфяника за несколько десятилетий возвращает свойства естественного болота;

5) состав растительных сообществ выработанных торфяных болот мало зависит от ею геоморфологического положения, что предполагает единый механизм их восстановления и единую типологию;

6) после разработки могут появиться места обитания растений мало связанные с прежним торфяником;

7) характер нарушения торфяного болота в результате добычи торфа является, как правило, целостным и симметричным, что отражает естественную целостность торфяного тела (рис. 25) и предполагает целостность его восстановления.

1900

Рис. 25. Схемы пространственно-временного нарушения торфяного болота Васильевский мох

Морфометрические особенности выработанных торфяников зависят от способа добычи торфа. Разработаны таблицы морфометрических признаков, позволяющие установить схему разработки торфяного болота и его состояние. Схема включает в себя определение этапов и способа разработки, тип и примерную

Рис. 26. Характер торфяного тела выработанного болота Васильевский мох: а - рельеф поверхности; Ь - мощность торфяного тела

мощность существовавшей и оставшейся торфяной залежи (рис. 25,26).

При машиноформовочном (элеваторный, скреперный, экскаваторный) способе разработки пространственное положение карьеров на торфяном месторождении (рис. 25,1935 г.) определяется требованиями: карьер направлен в сторону уменьшения глубины залежи и перпендикулярно горизонталям поверхности. При этом карьер должен иметь максимальную для данного болота длину; они располагаются параллельно, между ними

находятся поля сушки торфа; расстояние между центральными осями карьеров приблизительно 1 км. Все машиноформовочные карьеры обычно имеют один возраст. Ширина карьеров в начальной стадии их разработки обычно уже, что указывает на высокую обводненность или низкую осушаемость залежи. Ширина сезонного карьера увеличивается в сравнении с предшествующим сезонным карьером из-за его высокого обводнения в холодное время года и с уменьшением мощности торфяной залежи. Из-за высокой обводненности болота между и внутри карьеров оставлялись перемычки, размеры которых зависели от обводненности соседнего карьера.

При разработке торфяника гидравлическим способом (рис. 25, 1955 г.) форма карьеров может меняться в зависимости от мощности, пнистости и прочности залежи. Торф добывался до минерального грунта. Микрорельеф в карьерах формировался стоком торфомассы и пней.

После окончания разработки участки залежи, приуроченные к понижениям минерального дна, являются зонами аккумуляции воды, что приводит к формированию сложной пьезометрической системы воды в торфянике и увеличению водной поверхности за счет эрозии перемычек. Заторфовывание карьеров приводит к повышению уровня воды в них. Всплывание части оставшейся торфяной залежи приводит к формированию целостности поверхности, расслоению залежи в профиле и снижению ее прочности как целого. Скопление газа ниже границы выработки торфяной залежи (предположительно стенки карьеров могут вызывать горизонтальный газообмен) влияет на процессы всплывания торфа или сплавин.

Структура торфяной залежи выработанного торфяника складывается из частей торфяного тела с ненарушенной стратиграфией, переотложенной торфомассы, торфа, образовавшегося после окончания разработки торфяника, торфогенного горизонта с современным растительным покровом, естественных и техногенных водоемов, *№хнпггнн!-1у внутриза-лежных резервуаров воды, техногенных с68йлВДййОДШй»Н1МЬыпей минерального грунта. Пространственное пол эжен ^^Р^ентф определя-

^ оэ зов «кг {

ет развитие и механические свойства залежи после выработки торфа.

Для оценки структуры выработанного торфяника установлен ряд признаков. К регулярным или проектным признакам следует добавить косвенно регулярные, которые в отличие от первых имеют некоторый интервал изменения, выявляемый уже в момент разработки. Всего установлено 13 универсальных геосистем по времени их формирования, условиям разработки болота, особенностям самого болота и т.п.К нерегулярным признакам разработки болот (рис. 27) отнесем такие, наличие которых имеет влияние на восстановление болот, но не является обязательным и не имеет пространственного упорядочения в соответствии со способом разработки.

В добавление к перечисленным признакам следует добавить, что на развитие оставшейся торфяной залежи оказывают влияние процессы выгорания торфа (рис. 28), ветровая и водная эрозия и др. процессы. В целом все они делятся на формирующие систему аккумуляции воды и разрушающие систему, оставшуюся от разработки торфяного болота (рис. 29). Но в конечном итоге эти группы процессов ведут к формированию и сохранению объема воды в болоте, близкого к естественному.

Характерным признаком восстановления торфяного тела (рис. 30), под воздействием гидрогеомеханических процессов, является его расслоение, деформация и газообразование. В карьерах формируются сплавины, имеющие слабую связь с их стенками, но представляющие собой плавающий ковер с ак-

Рис. 28. Пример выгорания карьеров гидроторфа (Васильевский мох)

Верхний — стратиграфия торфяной залежи со следами пожара на поверхности (слой золы - темная полоса), нижний - распределение значений пенетрации

кумулированным газом. Сплавины опираются на верхние части деформированных и наклоненных в карьер стенок. В этом случае их связь со сплавинами становится более прочной. В целом легко отмечается стратификация отдельных перемычек в целостную картину по прочностным свойствам.

Как и при машиноформовочной добыче (рис. 30), на участке добычи торфа гидравлическим способом (рис. 28) механические свойства торфяной залежи меняются из-за процессов расслоения, волновой эрозии берегов и др.

Частичное разрушение техносреды — рельефа, образованного искусственно, приводит к разрушению отдельных водоемов и формированию единой гидрологической системы. В определенном смысле пожары на выработанных торфяниках можно рассматривать как положительный фактор регенерации болота, снижающий амплитуду микрорельефа.

За несколько десятилетий происходит не только заболачивание отдельных карьеров или полей, но и их объединение в единое целое. Основу этого процесса составляет гидрогеомеханическое выравнивание механических и динамических свойств отдельных частей торфяного тела при прогрессивном повышении УГВ.

Регенерация болота в карьерах машиноформовочной добычи происходит путем выравнивания УГВ, но с сохранением исходных или созданных добычей торфа искривлений поверхности грунтовой воды. Это искривление показывает, что в залежи по мере ее стратифи-

Факгоры и процессы

Аккумуляция воды

-1

Разрушение техногеосреды

Затопление участков добычи напорной водой

Кольматация участков добычи и сушки торфа

Локализация

выработанных участков

Облесение перемычек

Форма водоемкостей

Группировка отходов (пней)

Всплывание торфа и биомассы

Деформация и заиление осушителей

Выветривание поверхности торфяной залежи

Выгорание торфяной залежи

Рис. 29. Факторы и процессы дальнейшего развития выработанных торфяников

кации формируется давление и оно неравномерно в пространстве. В результате постепенного выравнивания давления, в торфяной залежи происходит координация процессов регенерации болота на больших площадях. Симметричный и целостный характер разработки болота делает процесс координации симметричным относительно осей симметрии торфяного тела в естественном состоянии.

Изменение уровня грунтовых вод при осушении болот тесно коррелирует

с плотностью и прочностью залежи на фрезерных полях (Косое, 1990), но эта связь существенно различается для разных видов залежи (Косое, 1980). Для выработанных фрезерных полей также установлена стратификация залежи по прочности. Эта связь определяется границами изменения степени разложения влажности. Сформированный техногенный рельеф при постепенном переувлажнении залежи вызывает гидрогеомеханическую трансформацию ее, опираясь на оставшиеся в залежи границы неоднородности.

Приуроченность мест выхода газа из торфяной залежи к наиболее возвышенным частям поверхности — сферы поверхности, позволяет предположить, что газ мигрирует в торфяной залежи, концентрируется и выделяется в местах определенного давления. Отмечается связь мест выхода газа с формой дна, что отмечал для естественных болот ЯЛ. Гетманов (1928).

Разрезы микропрофилей на полях разлива торфомассы показывают, что в развитии этой части торфяного тела большое значение имеет газообразование. Карьеры имеют сплавинный тип заболачивания. Сплавины сильно загазованы. При их разрыве появляется сильный запах сероводорода, особенно в местах наличия торфяно-растительных и торфорасти-тельных седиментов. Вспучивание сплавины, особенно в центральной части карьеров, приводит к систематическому выгоранию мохового покрова летом.

Сплавины подобны шатру, возникающему под действием внутреннего давления, мощность которого уменьшается к краю болота. В этом смысле, дамбы или перемычки выполняют параллельную функцию накопления воды и оконтуривания сплавин. В зависимости от состава растительных сообществ сплавина имеет различную толщину и прочность.

Анализ растительного покрова показал, что сообщества дамб имеют олиго-трофный характер (трофность по С.Н. Тюремнову), а растительность сплавины карьеров — мезотрофный. Такой состав растительного покрова не встречается среди комплексных болотных сообществ южной тайги: вода карьеров имеет грунтовое происхождение и ее минерализация выше.

На участках добычи торфа гидравлическим и машиноформовочным способами возвышенные части рельефа заняты исходной олиготрофной растительностью, а структура и флористический состав растительности карьеров более разнообразны. Преобладающий тип растительных сообществ понижений рельефа — мезотрофный.

Для фрезерных полей характерно, что с ростом прочности залежи увели-

Рис. 30. Участок машиноформовочной добычи торфа (стратиграфия и данные пенетрации). Размер 50x3,3 м

чивается разнообразие видов растений. На плотной (прочной) торфяной залежи покрытие растениями ее поверхности достигает 90 %. Эти участки возвышены. Б понижениях прочность торфа уменьшается и покрытие растениями снижается до 40 %. На повышениях микрорельефа (нанорельефа) преобладают сообщества с пушицей многоколосковой, в понижениях доминирует Carex rostrata, наиболее низкие места заняты хвощем. Молодые по времени зарастания участки фрезерных полей имеют большее количество луговых видов растений. Профили отличаются обилием пухотса альпийского, количество которого прямо зависит от изменения уклона поверхности. Хвощ и тростник тяготеют к участкам снижения прочности верхнего слоя залежи. Таким образом, характер зарастания фрезерных полей зависит от рельефа, УГВ, времени зарастания и связанной с ними прочностью торфяной залежи. Уровень грунтовых вод показывает хорошую связь с прочностью залежи, но она отличается для залежи с высоким и низким положением УГВ. Кроме того, степень разложения торфа указывает на стратификацию залежи по прочности, но связь эта определяется не величиной степени разложения, а границами ее изменения.

В целом можно предположить, что техногенный рельеф при переувлажнении залежи, с учетом оставшихся в залежи границ неоднородности, способствует ее гидрогеомеханической трансформации. Структура растительного покрова определяется формой рельефа поверхности болота, механической целостностью залежи и минерализацией болотных вод. Растительность на выработанных участках торфяника имеет комплексный характер. Ценозы положительных форм рельефа ближе растительным сообществам, характерным для болот в естественном состоянии данного региона.

Для геоэкологической оценки состояния нарушенных и саморегенерируемых болот разработана методика ее картографического обеспечения. Ее основу составляет ретроспективный анализ развития и использования торфяного болота (рельеф, строение залежи, подстилающий грунт, антропогенная нагрузка с этапами освоения, мощность торфяных отложений), сделан анализ современного состояния и дана оценка современного использования болота.

В первом блоке легенды геоэкологической картосхемы дается перечень признаков состояния геологической среды, их индекс состояния, основная причина изменения признака.

Во втором блоке содержится характеристика критериев техногенного воздействия в зависимости от времени восстановления геологической среды, определяется рангами от 0 до 4. Время воздействия: годы, десятилетия, столетия и долговременное воздействие.

Третий блок является важнейшим и объединяющим в себе два предыдущих.

Построение геоэкологической картосхемы включает три этапа.

1. Определение ряда признаков современного состояния геологической среды торфяника: трофность, площадь, рельеф, мощность торфяных отложений.

2. Определение ранга техногенного воздействия на геологическую среду по времени и условной скорости ее восстановления по следующим критериям:

изменение УПВ без извлечения торфа или создания мелиоративной системы; изменение водного баланса территории или структуры гидрографической сети при создании мелиоративной системы; изменение рельефа и УГВ в результате извлечения торфа; химическое загрязнение территории.

3. Определение степени благоприятности геологической среды для человеческой деятельности б условиях техногенеза.

В качестве примера на рис. 31 представлена геоэкологическая картосхема фрагмента выработанного торфяного болота.

Отдельно рассмотрена пожароопас-ность торфяных болот. В естественных условиях болото выгорает от поверхности растительного покрова до границы болотных вод; осушенные болота выгорают подобно естественным, но на большую глубину; главной причиной пожаров на болотах является лесной пожар, а также возгорание деревьев на болоте; на болотах отсутствует сплошное выгорание растительности и торфа; пожары всегда приводят к смене растительных сообществ; наличие углей в торфяных залежах является обычным; наибольшему возгоранию подвергаются подсохшая сомкнутая поверхность моховых покровов, сплошные заросли болотных кустарничков, тростника, папоротника, реже осоки и сомкнутые кроны болотного древостоя; деятельный горизонт, он же корнеобигаемый слой, максимально выгорает в периоды максимального понижения уровня болотной воды до 70 см; рисунок выгорания болота соответствует структуре растительного покрова.

В пересчете на сто гектаров болота при пожаре сгорает без учета сгоревшего древостоя, кустарничков, живой листвы трав, около 7-10 тыс. т органического вещества в сухом виде. При этом образуется 20-80 т золы и испаряется около 20-35 тыс. т воды. Частично минеральное вещество подвергается дегазации и распылению в радиусе нескольких километров от болота. Широкий спектр тяжелых металлов, содержащихся в торфе, попадает в сопредельные экосистемы. При сгорании торфа образуется тепловая энергия в пересчете на условные 100 га около 4-1010 ккал.

При регенерации торфяных болот следует предусматривать защитные безлесные полосы. Ограничению подлежит мощность деятельного горизонта. Следует предусмотреть локализацию перемычек и дамб, на которых пожары распространяются в первую очередь.

Исследование типологии выработанных и саморегенерируемых торфяных болот позволило классифицировать их по принципам: 1) проектно-технологического нарушения целостности болота, учитывающий деление торфяника на однородные стратиграфические участки, свойства которых определяют проект осушения болота и добычи торфа;

о 1,км

*_I

Рис. 31. Геоэкологическая картосхема фрагмента Васильевского мха (сгущение тона отражает степень благоприятности среды)

2) технологического нарушения целостности болота-, в соответствии с индивидуальными свойствами каждого стратиграфического участка формируется схема добычи торфа, отличная от проектной схемы;

3) хронологического нарушения целостности болота, при освоении болота возникают ежегодные коррективы хода процесса разработки торфяника;

4) локализации болотообразовательных процессов-, торфяник после разработки представлен совокупностью дифференцированных болотных участков, возникших в результате техногенных геоморфологических, гидрологических, гидрогеологических и структурно-механических условий оставшейся залежи;

5) техногенной комплексности растительности:, техногенные условия каждого участка торфяника определяют специфическую комплексность растительности;

6) посттехногенного взаимодействия болотных участков, проявляющегося по мере возобновления болотообразователыюго и торфообразовательного процессов в соответствии с гипсометрическим положением, обводненностью, локальным водообменом с подстилающими залежь грунтами, их водопроницаемостью и морфометрией торфяной залежи. Постепенно формируется единая система геофизических и геохимических градиентов, влияние исходного техногенного рельефа сохраняется между участками в виде экотонов.

Представляется целесообразным использовать следующие признаки для классификации регенерируемых болот, которые отражали бы факторы или условия формирования их целостности. А именно:

• способ разработки болота и основной элемент его дальнейшей эволюции; маши-ноформовочньгй — перемычки и дамбы, гидравлический — акватория рабочего карьера, фрезерный — технологическая карта;

• пьезометрические условия увлажнения территории (целостность водного и теплового балансов) по признакам образования единой гидрологической системы и системы гидравлических 1радиентов;

• симметрия и неоднородность распределения элементов в границах болота;

• мощность, выработанностъ и нарушенностъ торфяной залежи.

На основе имеющихся данных и ]гредположениях составлена классификация выработанных и peí енерируемых торфяных болот или, что более корректно, участков или технологических полей добычи торфа (табл. 4). В таблице указаны те признаки, которые могут оказать определяющее влияние на процесс регенерации.

Симметрия указывает на неоднородность регенерирующегося болота или его участка, которая показывает восстановление его целостности. Формируется иерархическая система центров координации гидрогеомеханических процессов.

Распределение в границах болота гидравлических градиентов или гидрогеомеханических потенциалов определяет развитие единой гидрологической системы болота. В результате из первичной дифференциации на участки транзитных водных потоков, связывающих части болота в целое, аккумуляции и питания окружающих частей болота возникает единая система стока-аккумуляции воды, отвечающая его механической целостности.

Мощность залежи определяет скорости зарастания, аккумуляции воды и

роста целостности торфяного болота, формирующейся вслед за целостностью поверхностных и внутризалежных вод и их объема.

Таблица 4. Классификации торфяных болот по условиям их регенерации

Способы разработки и признаки их элементов Мощность залежи Гидравлический градиент Симметрия и неоднородность поля или карьера

<2 м >2 м Ступенчатый Плавный В пространстве По времени

Машино-формовочный (перемычки) Прямые, узкие * * *

Изогнутые, широкие * * *

Гидравлический (карьер) Эрозия берегов * * *

Заболачивание * * *

Заторфовывание * * *

Фрезерный (карта) Вогнутая * * *

Плоская, волнистая * * * *

Выпуклая * * *

Примечание. * — приоритетный вид болота или участка по условиям их регенерации

Основные положения по регенерации выработанных торфяных болот

и рекомендации по ее оценке и корректированию

Для проектирования мероприятий по регенерации болота достаточно: 1) установить цель, средства, схему, масштаб и параметры регенерируемого болота, соответствующие локальным, региональным или глобальным целям (частично из табл. 5);

Таблица 5. Схема модели регенерируемого торфяного болота

Параметры формирования Естественные Техногенные

Характер Апериодичный, стихийный Направленный, селективный

Форма Природные факторы Открытые горные работы

Предмет Самоорганизация и саморегулирование Нарушенное торфяное болото Система использования торфяного болота

Цель Сохранение и развитие Восстановление Использование

Основная проблема Слабая оценка структуры и устойчивости режимов внешних факторов Отсутствие адекватной модели генезиса Соблюдение технологий

Принцип решения Исследование режимов функционирования болота Создание и исследование структуры регенерируемого торфяника Совершенствование техносистемы

Результат Модель регенерации торфяного болота

2) считать необходимым оптимальное число компонентов геосистемы: 1 — механические признаки растительности; 2 — иерархическая система блоков торфяного тела, взаимодействие и динамика которых определяет экологические режимы на его поверхности; 3 - динамика торфяного тела, определяющаяся метеорологическими режимами, формой дна болота и трансформацией органического вещества;

3) оценить его геоэкологическое состояние по предложенным признакам;

4) установить подобные отношения между проекциями линий дна, поверхности и растительности, отвечающие всем рассмотренным признакам гомоло-

гии и полученным расчетным схемам роста болота;

5) по симметрии и неоднородности элементов выработанного болота, установить масштаб и соответствие сфер поверхности и дна каждого участка, обладающего потенциалом первичной скоординированности. Сопоставление исходной геодинамики болота позволяет корректировать тенденции взаимодействия выработанных локализованных участков;

6) по гидрогеологическим условиям залегания болота проектировать морфо-метрические параметры торфяника, следуя сферам поверхности гидравлических моделей естественных болот;

7) начинать проектирование схемы регенерации торфяного болота с оценки вторичной системы аккумуляции воды и корректирования системы гидравлических градиентов, заканчивая схему проектными предложениями по регулированию механической нагрузки на торфяную залежь на основе схемы подобия торфяника с заданными параметрами;

8) выбрать факторы влияния, представленные на рис. 32. Каждому естественному процессу регенерации соответствует потенциальный фактор техногенного влияния. Поэтому каждый естественный процесс регенерации можно направлять по характеру его проявления в пространстве и времени.

В про- __________

Факторы влияния и их элементы

Водный режим территории, включающей торфяник

Болотообразование и торфонаколление на поверхности залежи

Градиент напора

Пористость субстрата

Система канализации

Система теплообмена

Гидрогеомеханическое уравновешивание торфяной залежи

Уровень воды в активном слое

Трофность субстрата

Интродукция фитоценозов

Форма торфяника

Плотность торфяника

Прочность торфяника

блеме регенерации болот, во многом зависящей от процессов естественного самовосстановления, следует использовать факторы влияния на регенерацию болот, прежде всего, для корректировки естественных процессов болото- и торфообразовапия на основе признаков целостности естественного болота и целостности его техногенного нарушения.

Основные выводы и заключение

В результате выполненной работы решена существенная научная проблема регенерации болот, имеющая научно-практическое значение в области рационального природопользования, восстановления биоразнообразия, экологической безопасности населенных пунктов, городских агломераций от воздействия негативных процессов, вызванных широкомасштабной разработкой и осушением торфяных болот.

Рис. 32. Потенциальные факторы влияния на регенерацию болота и их элементы

При разработке научно-обоснованных рекомендаций по оценке состояния, реконструкции использования и проектированию системы влияния на регенерацию выработанного торфяного болота получены основные результаты:

• разработана и апробирована классификация методов восстановления болот, разработанных разными способами в разное время;

• установлены закономерности целостности естественных болот и доказано, что определяющим фактором восстановления нарушенного болота является гидрогеоме-ханические процессы, происходящие в торфяной залежи;

• разработаны принципы и классификаторы, позволяющие адекватно описывать свойства и динамику выработанных болот, служащие основой их инвентаризации и реконструкции развития;

• разработана методика картографической геоэкологической оценки состояния болота;

• составлена геоэкологическая классификация регенерируемых торфяных болот и установлены факторы и элементы влияния на процесс их регенерации;

• сформулированы основные принципы развития и создания торфяных болот.

Для получения перечисленных результатов сделаны заключения:

1. Разработана и научно обоснована временная модель торфяного болота, определяющая механизм адаптации его механического состояния к внешним и внутренним изменениям, которая подтверждается характером границ в торфяном теле и выявленной кривой симметрии механического состояния торфяного тела. Поэтому между текущим механическим состоянием торфяного болота, его строением и растительностью существует постоянно обновляющаяся связь.

2. Выявлена связь неоднородности тела с его механическими колебаниями, составляющая основу обновления экологических режимов на поверхности торфяного болота. Установлено, что механическая организация биомассы на поверхности торфяного тела отражает эти колебания как фактор самоорганизации и саморегулирования его формы и роста и как фактор влияния на плотность и прочность образующегося торфа и торфяной залежи. При этом неоднородность торфяного тела рассматривается как условие накопления, трансформации, рассеивания и перераспределения механической энергии в торфяном теле, а напряжение торфяного тела как фактор механического уравновешивания его частей.

3. Разработана методология построения торфяного тела в виде самоподобного множества сфер, описывающих форму дна и поверхности и условно отражающих формирующие его силы. Показано, что торфяное тело обладает спектром подобий дна и поверхности, а предложенная методика позволяет представить рост торфяного тела как кинетически подобный процесс. В каждый момент времени изменение массы и объема торфяного тела соответствует его механическому равновесию. Доказано, что форма поверхности торфяного болота — это не столько результат роста, сколько результат управления этим ростом.

4. Введено и обосновано понятие топологической скорости роста торфяного тела, которое устанавливает зависимость оценки роста тела от его формы, методически представленной в виде модуля его развития, связывающего в целое масштаб, форму, размер и скорость изменений торфяного тела. С помощью модуля

роста определен метацентр ический радиус торфяного тела, связанный с выравниванием его роста относительно асимметричной формы дна. Выявлено, что радиус прямо зависит от плотности торфяника и обратно от давления в нем. Экспериментально подтверждено, что распределение плотности в торфяных залежах отражает гидрогеомеханическое уравновешивание торфяного тела.

5. Разработана и опробована методика оценки гомологии торфяного тела, позволяющая оценивать и контролировать степень целостности его роста. Установлено, что положение поверхности торфяного тела является результатом взаимодействия в нем равнодействующих сил тяжести и давления. На этой основе предложена внутренняя система координат, отражающая инвариантные свойства торфяного тела, которая позволила получить расчетную схему его роста.

Основные положения работы изложены в следующих публикациях.

1. Торфяно-болотнъге системы в экосфере (интеграция техносферы с биогеосферой). Монография. Тверь: ТГТУ, 2001. 178 с. (Косое В.И.).

2. Принципы классификации выработанных торфяников // Известия Академии наук. Серия географ. 2002. № б. С. 86-95. (Веселов Н.В.).

3. Геодинамика торфяных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 1998. С. 121-124. (Косое В.Щ.

4. Исследование подобия торфяно-болотных экоморфосистем // Природные ресурсы. 2000. №2. С. 113-118. (Косое В.Щ.

5. Принципы создания технобиогеомодели в целях управления торфяно-болотными экосистемами // Природные ресурсы. 1998. № 4. С. 93-97. (Косое В.И.).

6. Регенерация торфяно-болотных систем в зоне формирования городских агломераций // Инженерная география. Экология урбанизированных территорий. Ярославль, 1999. С. 66-71. (Косое В.Щ.

7. К вопросу о происхождении болотной сосны // Методы исследования торфяных и сапропелевых отложений. Тверь: ТвеПИ, 1991. С. 15-28.

8. Об организации болотных морфосистем на основе стереофотограмметрического метода наблюдений // Болота охраняемых территорий: проблемы охраны и мониторинга: Тр. 11-го Всес. семин.-экскур. болотоведов. Л., 1991. С. 100-103.

9. Проблемы геодинамики торфяно-болотных экосистем // Труды юбилейной научно-практической конференции ТГТУ 16-19 мая 1997. Тверь: ТГТУ, 1998. С. 4-8.

10. Principles of artificial mire structure création // Peatland restoration & réclamation. Proceedings of the international peat symposium. Duluth: 1998. P. 269. (Косое В.И.).

11. Состояние проблемы восстановления болотных ландшафтов // Проблемы региональной геоэкологии. Тверь: ТвГУ, 1999. С. 64-66.

12. Реконструкция развития котловинного болота южной тайги // Болота и заболоченные леса в свете устойчивого природопользования. М.: Геос, 1999. С. 40-42.

13. Тенденции научных исследований торфяно-болотных систем // Торфяная отрасль на рубеже XXI века: проблемы и перспективы. Тверь: ТПУ, 1999. Ч. 1. С. 110-117. (Косое В.Щ.

14. О динамической неоднородности торфяной залежи // Торфяная отрасль на рубеже XXI века: проблемы и перспективы. Тверь: ТГТУ, 1999. Ч. 1. С. 147-153.

15. О плотности торфа в залежи естественного залегания // Торфяная отрасль на рубеже XXI века: проблемы и перспективы. Тверь: ТГТУ, 1999. С. 70-74.

16. Предпосылки формирования теории регенерации торфяно-болотных систем // Физико-химические и экологические проблемы наукоемких технологий добычи и переработки органогенных материалов. Тверь: ТГТУ, 1999. С. 54—57. {Косое Б.И.).

17. Состояние болотной системы Васильевский мох (до, при освоении и после) // Проблемы региональной геоэкологии. Тверь: ТвГУ, 2000. С.142—143.

18. Геоэкологические исследования болот // Сохранение биоразнообразия торфяников. Тула: Гриф, 2000. С. 19-31.

19. Фациальная классификация торфяных отложений // Технология и комплексная механизация торфяного производства. Тверь: ТГТУ, 2000. Вып. 11. С. 41—45.

20. Модель механического равновесия торфяника // Технология и комплексная механизация торфяного производства. Тверь: ТГТУ, 2000. Вып. 11. С. 37—40.

21. Кинематика растущего торфяника // Торфяная отрасль и повышение эффективности использования энергоресурсов. Тверь: ТГТУ, 2000. С. 80—85.

22. Гидростатика растущего торфяника // Торфяная отрасль я повышение эффективности использования энергоресурсов. Тверь: ТГТУ, 2000. С. 85—89.

23. Классификация структурных моделей торфяника // Торфяная отрасль и эффективность использования энергоресурсов. Тверь: ТГТУ, 2000. С. 89-94. (Косое В.И.).

24. Признаки гомологии растущего торфяного тела / / Развитие механики торфа и научных основ создания машин и оборудования торфяного производства. Тверь: ПТУ, 2001. С. 75-80.

25. Геомеханические признаки эволюции фазовой области торфяника // Развитие механики торфа и научных основ создания машин и оборудования торфяного производства. Тверь: ТГТУ, 2001. С. 32-38.

26. Схемы напряжений в растущем торфяном теле // Развитие механики торфа и научных основ создания машин и оборудования торфяного производства / Тверь: ТГТУ, 2001. С. 88-92.

27. Временной фактор в представлениях о природе прочности торфяных отложений // Развитие механики торфа и научных основ создания машин и оборудования торфяного производства. Тверь: ТГТУ, 2001. С. 80-88. (Косое В.И.).

28. Complexity of Vegetation in Cutover Peatlands // West Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present / Proceedings of the international Field Symposium. Novosi-birskOOO «Agenstvo Sibprint», 2001. P. 233-237. (Vesebv N.V.).

29. Relations between Spontaneous Growing of Vegetation and Peat Deposits Characteristics of Cutover Peatlands // Peat in Horticultur - Quality and Environmental Challengers. Pyrnu, Estonia, 3-6 September 2002. P. 101-105.

30. Определение регенерации торфяных болот //Актуальные проблемы геоэкологии. Ч 1. Тверь, 2002. С. 112-114.

31. Содержание геоэкологической карты торфяного болота //Актуальные проблемы геоэкологии (методологические, теоретические и региональные вопросы геоэкологии). Ч 1. Тверь, 2002. С. 114-115. {Веселое Н.В.).

32. Основные положения гидрогеомеханической теории развитая торфяных болот // Болота и биосфера. Томск- ТГПУ, 2003. С. 50-61.

33. Восстановление — регенерация выработанных торфяных болот / / Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов. Н. Новгород, 2003.

34. Классификация мероприятий и анализ опыта восстановления выработанных торфяных болот // Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов. Н. Новгород, 2003.

Подписано в печать 26.09.03 Тираж 100 экз. Заказ IP184 Типография ТГТУ

}

I f

\ i

Р 15 6 ё è

Содержание диссертации, доктора географических наук, Панов, Владимир Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ОПЫТА РЕГЕНЕРАЦИИ ВЫРАБОТАННЫХ БОЛОТ.

1.1. Определение и типы регенерации болот.

1.2. Этапы восстановления болот.

1.3. Цель и объект регенерации болот.

1.4. Опыт регенерации болот.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологические основы регенерации торфяных болот"

В настоящее время одной из главных проблем геоэкологии является формирование оптимальных условий интеграции биогеосферы и техносферы в целостную самоорганизующуюся систему экосферы [14, 77, 79, 116, 117, 126, 205].

По И.В. Крутю [127] экосфера - это трансформированная антропогенным воздействием биогеосфера, включающая в себя систему живых организмов с заполняющими ее средами (воздушной, водной и литогенной), или - это пространство взаимодействия биосферы с геосферами. На рис. 1 представлена модель развития экосферы.

Экосфера

Биогеосфера Социосфера

Охрана природы I

Производство

-L

Пассивная

Активная

Открытое

Мониторинг и нормирование

Замкнутое

Формирование техноэкосистемы 1 Обслуживание техноцикла ?

Экстенсивная |

Интенсивная

Рис. 1. Принципиальная модель развития объектов экосферы

Активная форма охраны природы и развитие открытых техносистем -это два наиболее ожидаемых в будущем процесса, связанных между собой неизбежными противоречиями. Формирование техноэкосистем (природно-технический комплекс [13]; технобиогеосистема [126]; геотехническая система [77] антропогенная геоэкосистема [84]; природно-техногенная система [116]) с доминантой техногенных процессов над естественными соответствует экстенсивному развитию техноэкосистем. При доминировании естественных процессов - интенсивному.

Понятие экосферы удобно представляет совокупность сфер, трансформированных человеком, и определяется подобно экосистеме.

Общей целью этой работы является попытка сформировать единую методологическую основу системы управления торфяными болотами в условиях интенсификации техногенеза, которая включает три эволюционных стадии торфяного болота (до, в период и после освоения) как одно целое. Такой подход близок идеям Д.Л. Арманда [13] о культурном или техногенном круговороте в природе, КН. Дьяконова [77] и Б.И. Кочурова [116] о пространственно-временной целостности естественных природных составляющих и технологии производства и о эколого-хозяйственным балансе территории [118].

Анализ направлений исследований торфяных болот в России позволил выделить хронологические этапы их изучения (табл. 1). На протяжении 20 столетия, как следует из проведенного анализа, торфяные болота рассматривались в основном как источники сырья или сельскохозяйственные угодья. Научное обоснование использования торфяных болот как природоохранных объектов сформировалось только в последние десятилетия благодаря работам М.С. Боч, И.Г. Тановицкого, В.К. Антипина, Т.Н. Андриенко, Т.Ю. Минаевой и др. Исходя из поставленной цели пространственно-временная совместимость болотообразовательных и техногенных процессов в геобиогенном поле болот [267] позволяет рассматривать их промышленное освоение как один из эволюционных этапов развития этого поля, на которое также можно распространить правило хроноорганизации географических явлений [238], при котором время является функцией количества состояний объекта или его поля. Это понятие близко понятию вещественного поля [272].

В этом случае геобиогенное поле болот как концептуальная основа совместимости болотообразовательных и техногенных процессов - это совокупность естественных и искусственных экзогенных и эндогенных факторов природной среды, сочетающихся количественно во времени и пространстве, и в соотношениях, которые приводят к возникновению стадий развития этой среды. При этом естественные эндогенные факторы геобиогенного поля болот могут самостоятельно вызывать изменения структуры и состава потоков вещества и энергии в геобиогенном поле, проявляя черты саморегулируемой системы. К этим факторам относятся: время торфонакопления, объем, масса и структурно-механические свойства торфяного слоя, условия формирования первичных и время приобретения вторичных свойств торфа, гидромеханическая система торфяника.

Таблица 1. Хронологические этапы изучения торфяных болот

Время

Наименование

Основная цель

18501900

19011920

19201935

19361945

19461960

19601980

1980наст. время

Перспект. период

Формирование принципиальных представлений о жизни болот на научной основе

Первичная инвентаризация болот и практическая оценка болот как аккумуляторов торфа

Комплексное исследование потоков вещества, попадающих в торфяное болото Интенсивное исследование торфяных ресурсов, совершенствование методик: разведки, описания, классификации и картографирования торфяного сырья Ускорение интеграции торфяно-болотной отрасли со смежными науками: гидрологией, лесоведением, геоморфологией, геологией и др.

Экосферное развитие торфяно-болотных систем

Оценка использования торфяных болот как фактора меняющего среду обитания человека

Создание количественной ресурсной модели болот в условиях их максимального использования

Создание качественной эволюционной модели развития геобиогенного поля торфяных болот при нарастании техногенеза

В этой связи принципиально важно установить отличие условий перехода «болота-водоема» в разрабатываемое состояние от создания при эксплуатации болота оптимальных условий его возрождения в последующем, как отражающих разные этапы освоения геобиогенного поля болота. Поэтому при оценке эффективности освоения болота следует проектировать и в дальнейшем прогнозировать состояние геотехнологических параметров инженерных сооружений как фактора, предопределяющего в дальнейшем условия восстановления болота.

В настоящее время (7 этап табл. 1) использование болотных ландшафтов основывается на рассмотрении балансовой модели, в которой экономически учитываются параметры техносистемы, оптимальные для нее самой, стоимость продукции и превышение предельно допустимых экологических норм в случае нарушения технологических процессов, и лишь иногда промысловое значение болот. Базы торфодобычи проектируются без надлежащего учета биосферных функций болот, экономическая оценка которых существует только в общих чертах [31]. При оценке баланса охраняемых, разрабатываемых или окультуренных торфяников не учитывается их географическое положение относительно растущих городских агломераций, а также экологически неустойчивых природных и техногенных комплексов. Например, в Тверской области в целом выработано около 6 % из трех тысяч торфяных болот (рис. 3), но в зоне рекреации г. Твери выработанные торфяники занимают около 60 % общей площади всех болот или 15 % всей территории. Большинство нарушенных торфяных болот регенерируют естественным путем [177, 178].

Рис. 3. Торфяные болота Тверской области и зоны рекреации Твери (на рисунке справа темным тоном показаны выработанные торфяники, серым — болота в естественном состоянии)

Таким образом, в центральной части России при большом количестве болот в естественном состоянии подавляющее количество выработанных торфяных болот (один из трех: типов промышленного ландшафта - торфяно-болотные пустоши [169] или техногенный ландшафт - компонентный комплекс с присутствующим ему саморазвитием [170]) расположено вблизи крупных городов, бывших основными потребителями торфяного топлива.

В целом по области разрабатываемые болота составляют до 13 % площади области [84].

В результате осушение и разработка торфяных месторождений ведет к значительному загрязнению поверхностных вод [246]. По эколого-геологическим условиям эта ситуация соответствует экологическому риску, а при оценке только площади болот - экологическому бедствию [249]. Использованные торфяные болота, являющиеся в прошлом участками добычи торфа, регенерируют, но характер добычи торфа в значительной степени определяет скорость и особенности их восстановления [4].

Основой эволюционной модели геобиогенного поля как главного объекта геоэкологии болот может послужить понятие экосферы [126] и на основе этого понятия экосферная классификация торфяных болот (рис. 2). На устойчивые (рис. 2) естественные болота оказывается только дистанционное воздействие, неспособное в настоящее время резко изменить характер их существования. Однако с учетом растущей степени аэрозольного загрязнения (тяжелые металлы, радионуклиды, органические соединения и т.д.) могут происходить изменения растительности или открытой поверхности торфа -это меняющиеся болота.

В ассоциацию понятий устойчивого развития входит понятие «управляемая природная геосистема». В целом такие геосистемы можно разделить на регенерируемые и генерируемые. Регенерируемые геосистемы - это системы, которые изменили направление своего естественного развития под техногенным воздействием, но сохранили способность к самовосстановлению и росту на основе эдификаторных свойств болотных растений и процесса тор-фонакопления. Генерируемые геосистемы формируются в совершенно новых для них условиях. Это, например, искусственные болота в ботанических садах, которые без внешнего стимулирования (внесение минеральных солей, регулирование уровня грунтовых вод, создание и ремонт гидротехнических изолирующих сооружений и т.п.) постепенно исчезают, или - это возникающие вновь болота без преемственности с ранее существовавшими в этом мес-месте.

К рекулыпивационным торфяно-болотным геосистемам как ландшафтам относятся леса, пастбища, сенокосы, прудовые хозяйства и т. д., расположенные на нарушенных торфяниках и не требующие на их развитие затрат кроме первоначальных. Такая система возвращается в относительно естественный вид, но свои «генетические» биосферные

Торфяное болото под антропогенным воздействием

Торфяное болото вне антропогенного воздействия

Естественное болото

Устойчивое

Меняющееся

Полуестественное болото

Регенерируемое J

Генерируемое Система использования болота

Рекультивационная Социально-культурная

Инфраструктурная

Культивирующая —I Водохозяйственная

Торфодобывающая

Рис. 2. Экосферная классификация торфяных болот функции выполняет не полностью в отличие от регенерируемых торфяников.

В отличие от них, торфяники, используемые для выращивания оборотных сельскохозяйственных и лесных культур и требующих регулярной трансформации верхнего слоя торфяника, являются культивирующими или окультуренными [123]. К ним можно отнести и прудовые хозяйства, с постоянным поддержанием их потенциала. В случае, когда нарушенные торфяники используются как часть эстетически организованной среды, их следует отнести к социально-культурными геосистемам, выполняющими соответствующие названию функции.

Инфраструктурные элементы торфяных болот представляют собой инженерные сооружения и коммуникации (ЛЭП, автодороги, трубопроводы, здания и т.д.), не связанные непосредственно с добычей торфа. Водохозяйственная система использования болот включает в себя мелиоративные системы, позволяющие влиять на водный баланс территории, регулирование стока, затопление торфяных отложений при создании водохранилищ, систем водозабора из болотных озер и др. И последняя система использования торфяников - это торфодобывающая.

В целом предлагаемая классификация включает в себя разные таксоны антропогенных и естественных ландшафтов, не вполне соответствующие принятым, но отражающие целостность объекта в условиях растущего техно-генеза. Это в большей мере отвечает проблеме восстановления торфяно-болотных геосистем, так как все состояния болота - до, в период и после освоения, влияют на его восстановление.

К охраняемому торфяно-болотному фонду в настоящее время относят болота только в нетронутом виде, но при экосферном понимании естественность природных систем также должна определяться системой технологических параметров и приемов, составляющих форму активной охраны торфяных болот. В этом случае задачей геоэкологии является создание и управление технобиогеосистем, снижающих уровень кризисных ситуаций между существованием биогеосистем и техносистем.

Исследование управляющей системы развития торфяного болота - это одна из основных целей данной работы, где вопросы их регенерации является приложением идеи об управляющей системе.

Регенерация болот ставит вопрос о генезисе болот как растущих природных телах [128], самоорганизующихся [30, 185] и неизменно обладающих признаками симметрии. Это выражается в согласованном развитии частей торфяного болота. Поэтому влияние на самоорганизацию самовосстанавливающегося торфяного болота - это корректирование в нем системы физических градиентов, направляющих естественный болотообразовательный процесс к формированию целостной структуры торфяного болота.

Внешние факторы торфяного болота

1 г 1

Физико-химические системы болота Био- и биохимические системы болота

А 4

Система управления режимами торфяника

Внутренние параметры торфяных отложений

Рис. 4. Концептуальная модель развития торфяного болота

-признаки седиментационной модели, признаки гидрогеодинамической модели

Основу изучения влияния на регенерацию болот составляет представление об управляющей системе по А.А. Ляпунову, включающей его рабочие связи или механизм функционирования и позволяющей исследовать генезис болот как материально целостных образований. Каркас управляющей системы физического материального макрообъекта составляют его структура и механические или, применительно к болотам, гидрогеомеха-нические процессы в нем (рис. 4).

Поэтому целью данной работы является исследование признаков целостности торфяных болот как основы теории их регенерации, которая позволит разработать рекомендации по предпроектным работам и отчасти проектным работам по восстановлению болот. Как считали В. С. Преображенский с коллегами [205] - геоэкологические знания поступят проектировщикам в виде рекомендательных документов. При этом целостность проектируемых работ определяется: 1) проектированием природно-технической пространственно-временной системы, 2) учетом индивидуальности каждого объекта, 3) проектированием системы функционирующей и 4) требующей по мере ее реализации мониторинга.

На протяжении длительного времени разработка моделей генезиса торфяных болот ограничивались задачами в рамках их сырьевого использования [211, 252]. Модели строения и развития торфяных болот, удовлетворяющие нуждам промышленности, как правило, не связаны с задачами по исследованию их функционирования. За три последних десятилетия произошли изменения в оценке роли болот в жизни общества. Их состояние стало важным фактором стабильности окружающей среды [83]. Актуальны и необходимы исследования и разработка моделей функционирования торфяных болот как саморегулируемых, самоорганизующихся и динамически равновесных геосистем, развитие которых зависит, прежде всего, от целостности их механической системы [95].

На примере проблемы восстановления выработанных торфяных болот реализуется концепция возобновляемого природопользования [215]. Для этого требуется разработать новые теоретические и экспериментальные методы исследования и анализа функционирования торфяного болота как целостного трехмерного динамичного тела.

За последние два десятилетия восстановление выработанных торфяников стало одним из ключевых направлений сохранения биоразнообразия, регулирования углеродного баланса и качества поверхностных вод и создания эстетически привлекательной среды обитания.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Панов, Владимир Владимирович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования проблем регенерации торфяных болот позволил получить следующие результаты:

• на основании анализа проблем развития торфяных болот установлены основные принципы развития и создания торфяных болот;

• разработаны принципы, позволяющие адекватно устанавливать свойства и динамику объектов, которые служат основой для реконструкции их развития и инвентаризации современного состояния;

• анализ опыта по восстановлению болот позволил построить классификацию мероприятий по восстановлению торфяников;

• характерными признаками восстановления торфяного тела, под воздействием гидрогеомеханических процессов, является его расслоение, деформация и газообразование в нем;

• разработаны таблицы морфометрических признаков, позволяющие установить характер разработки торфяного болота;

• разработана методика картографической геоэкологической оценки состояния торфяного болота;

• составлена схема классификации выработанных и регенерируемых торфяных болот. Установлены признаки, которые могут оказать определяющее влияние на процесс регенерации.

В результате разработаны рекомендации по проектированию мероприятий регенерации, для которых потребовалось получить следующие выводы и заключения:

1. Использование понятия топологического времени позволило построить временную модель торфяных болот, включающую четыре уровня круговорота вещества и отражающую механизм адаптации его механического равновесия к внешним и внутренним изменениям. Введением фациально-го анализа, эта адаптация подтверждается характером пространственно симметричных и нестабильных во времени границ в торфяном теле. В результате установлено, что в торфяной залежи в каждый момент времени существует некоторая горизонтальная ось минимумов и максимумов или кривая симметрии механического состояния торфяного тела, которая определяется по распределению закономерных растительных остатков. Поэтому между текущим механическим состоянием торфяного тела, его ботаническим составом и растительностью существует постоянно обновляющаяся связь. При этом физические свойства стратиграфических горизонтов торфа в залежи в каждый момент времени зависят от механического состояния всего торфяного тела.

2. Анализ построенных классификаций структурных моделей и временных моделей прочности торфяного тела позволил установить связь неоднородности тела с его механическими колебаниями, составляющую основу обновления экологических режимов на поверхности торфяного болота. Кроме того, установлено, что механическая организация биомассы на поверхности торфяного тела определяет эти колебания как фактор самоорганизации и саморегулирования его формы и роста и как фактор влияния на плотность и прочность формирующегося торфа и торфяной залежи. При этом неоднородность торфяного тела рассматривается как условие накопления, трансформации, рассеивания и перераспределения механической энергии в торфяном теле. А напряжение торфяного тела как фактор его структурной перестройки и механического уравновешивания его частей.

3. Представления о торфянике как концентрическом слоистом теле, внутреннем «водоеме» и упругой «оболочки», самоподобном множестве центров координации поля потенциалов его механического напряжения, методически подтверждены представлением торфяного тела в виде самоподобного множества сфер, описывающих форму дна и поверхности и условно отражающих формирующие его силы. При этом торфяное тело обладает спектром подобий дна и поверхности, а предложенная методика позволяет представить рост торфяного тела как кинетически подобный процесс. В каждый момент времени изменение массы и объема торфяного тела соответствует его механическому равновесию. Поэтому форма поверхности торфяного болота - это не столько результат роста, сколько результат управления этим ростом.

4. Исследование понятия топологической скорости роста торфяного тела устанавливает зависимость оценки роста тела от его формы, методически представленной в виде модуля его развития, связывающего в целое масштаб, форму, размер и скорость изменений торфяного тела. С помощью модуля роста определен метацентический радиус торфяного тела, связанный с выравниванием его роста относительно асимметричной формы дна. Радиус прямо зависит от плотности торфяника и обратно от давления в нем. Анализ графиков распределения плотности в торфяных залежах показывет, что они отражают гидрогеомеханическое уравновешивание торфяного тела.

5. Исследование гомологии торфяного тела позволило разработать методику, позволяющую оценивать и контролировать целостность его роста. Установлено, что положение поверхности торфяного тела является результатом взаимодействия в нем равнодействующих сил тяжести и давления. На этой основе разработана внутренняя система координат, отражающая инвариантные свойства торфяного тела, и позволившая получить расчетную схему его роста. В результате торфяное тело представлено в виде закономерной последовательности силовых треугольников, геометрическое неравенство которых относительно его поверхности показывает целостность напряжения в торфяном теле.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Панов, Владимир Владимирович, Тверь

1. Амосов Н.М. Мое мировоззрение // Вопросы философии. 1992. № 6. С. 5074.

2. Аболин Р.И. Опыт эпигенетической классификации болот // Болотоведение. 1914. №3-4. С. 231-285.

3. Абрамец A.M., Лиштван И.И., Чураев Н.В. Массоперенос в природных системах. Мн.: Навука i тэхшка, 1992. 288 с.

4. Абрамова Л.И. Формирование растительности на выработанных торфяниках и основные пути их использования: Автореф. дис. . канд. биол. наук. М.: МГУ, 1969. 18 с.

5. Агроскин И.И., Дмитриев Г.Т., Пикапов Ф.И. Гидравлика. М., Л.: ГЭЗ, 1950. 440 с.

6. Аксенов Е.А. Рекультивация выработанных торфяных месторождений // Машины и технология торфяного производства. Мн.: Высшая школа, 1975. С. 3-13.

7. Александрова В.Д. Проблема развития в геоботанике // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1962. Т. LXVII. (2). С. 86-107.

8. Амарян Л. С. Прочность и деформируемость торфяных грунтов. М.: Недра, 1969. 191 с.

9. Антипин В.К., Лопатин В.Д. Динамика сфагновых ценопопуляций южнокарельских аапа болот // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкция палеографических условий: Тез. докл. Таллинн, 1989. С. 12-14.

10. Антипин В.К., Токарев П.Н. Охрана болот Карелии // Вопросы экологии растений болот, болотных местообитаний и торфяных залежей. Петрозаводск: Карел, фил. АН СССР, 1985. С. 165-183.

11. Арефьева А.И. Сезонные колебания поверхности сфагнового болота под влиянием гидрометеорологических факторов // Тр. ин-та / Гидрол. ин-т., 1963. Вып. 105. С. 80-110.

12. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. 288 с

13. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М.: Наука, 1988. 264 с.

14. Асмус В.Ф. Проблема интуиции в философии и математике. М.: Мысль,1965.312 с.

15. Базин. Е.Т., Женихов Ю.Н. Физико-механические свойства торфяной залежи / Учебное пособие. Калинин: КГУ, 1982. 82 с.г 17. Бамбалов Н.Н. Баланс органического вещества торфяных почв и методы егоизучения. Мн.: Наука и техника, 1984. 174 с.

16. Бамбалов Н.Н. Основные задачи болотоводства // Торф в народном хозяйстве. Томск, 1991. С. 35-37.

17. Бамбалов Н.Н., Ракович В.А. Биологический и геологический круговоротывеществ на болотах // Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах. Тез. докл. между нар. конф. Мн., 1994. С. 3.

18. Бахнов В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск: Наука, 1986. 193 с.

19. Березин А.А., Беловидов И.Д. Структура торфа сырца и ее изменение в процессе механической переработке // Тр. Ин-та / Моск. торф. ин-т. 1958. Вып. 8. С. 167-208.

20. Берже П., Помо. Ж., Видаль К. Порядок в хаосе. О детерминистском подходек турбулентности. М.: Мир, 1991. 368 с.

21. Бирюков И.Н., Тарунина Е.Ф. Влияние гидрометеорологических факторов на процесс всплывания торфяной залежи в водохранилищах // Природа болот и методы их исследования. JL: Наука, 1967.С. 230-232.

22. Богдановская-Гиенеф И.Д. О классификации болотных массивов // Вестн. Ленин, ун-та. 1949. № 7. С. 55-61.

23. Боч М.С., Василевич В.И. Опыт статистического анализа связи растительно-^ ста болот с отложенным ею торфом // Генезис и динамика болот. М.: МГУ,1978. Вып. 1. С. 41-47.

24. Боч М.С., Мазинг В.В. Экосистемы болот СССР. Л.: Наука, 1979. 188 с.

25. Боч М.С., Смагин В.А. Флора и растительность болот Северо-Запада России и принципы их охраны // Тр. ин-та / Ботан. инст. РАН. 1993. Вып. 7. 225 с.

26. Бронзов А.Я. Верховые болота Нарымского края (бассейн р. Васюгана) // Тр. ин-та / Науч.-иссл. торф, ин-т (Инсторф). 1930. Вып. 3. 100 с.

27. Брудастов Ф.Д. Осушение минеральных и болотных земель. М.-Л.: Сельхоз-гиз, 1934. 740 с.

28. Бумблаускис Т.Т. Экологическая оптимизация преобразуемого водораздель0ного моренного ландшафта (на примере Восточно-Жемайтского плато): Ав-тореф. дис. . канд. геогр. наук. Вильнюс, 1973. 28 с.

29. Быков А.А., Мурзин Н.В. Проблемы анализа безопасности человека, обще-i ства и природы. С-Пб.: Наука, 1997. 244 с.

30. Варлыгин П.Д. О роли послойного минерального состава торфа в питании болот // Почвоведение. 1941. № 6. С.21-29.

31. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М.: Наука, 1988. 520 с.

32. Ветроградская И.А. Проблемы рекультивации торфяных почв // Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах. Минск, 1994. С. 22-24.

33. Викторов А.С. Рисунок ландшафта. М.: Мысль, 1986. 179 с.

34. Вильяме В.Р. Почвоведение // Собрание соч. в 12 т. М.: ГИСХЛ, 1950. Т. 5. 624 с.

35. Витербная П. Некоторые данные по биологии и химизму воды опытных карьеров Мытищенских торфоразработок // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. Сектор изучения торфяной залежи. 1933. Вып. 3. С. 107-133.

36. Власов В.П. Побуждение процесса оседания твердой фазы торфа разрушением структуры осадка // Тр. ин-та. / Моск. торф. ин-т. 1955. Вып. III. С. 81-90.

37. Властова Н. Растительный покров переходного болота Орехово-зуевского района и некоторые технические свойства залежи // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. 1933. Вып. 3. С. 28-62.

38. Водно-болотные угодья. Т. 2. Ценные болота. М.: Wetlands International Publication No. 49. 1999. 88 с.

39. Войтехов М.Я. Методы восстановления осушенных лесо-болотных угодий. М., 2003.40 с.

40. Воларович М.П. Исследование деформаций торфа в различных условиях методом рентгеновского просвечивания // Тр. ин-та. / Моск. торф, ин-т., 1953. Вып. 2. С. 112-121.

41. Воларович М.П., Чураев Н.В. Исследование степени дисперсности торфа // Тр. ин-та. / Моск. торф. ин-т. 1955. Вып. III. С. 33-58.

42. Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. М.: Наука, 1968. 310 с.

43. Вомперский С.Э. Роль болот в круговороте углерода // Чтения памяти академика В.Н. Сукачева. 11: Биогеоценотические особенности болот и их рациональное использование. М.: Наука, 1994. С. 5-37.

44. Воробьев П.К. Исследование физических характеристик деятельного горизонта неосушенных болот // Тр. ин-та / Гидрол. ин-т. 1965. Вып. 126. С. 6596.

45. Воробьев П.К. Приведение экспериментальных характеристик деятельного слоя залежи к расчетной поверхности микроландшафт // Тр. ин-та / Гидрол.ин-т. 1979. Вып. 261. С. 90-95.

46. Воробьев П.К. Исследование водообмена торфяной залежи с нижележащим водоносным горизонтом / Тр. ин-та / Гидрол. ин-т. 1981. Вып. 281. С. 25—45.

47. Гаврилов Н.Н., Забавин В.И. К вопросу о вязкости торфа // Тр. ин-та / Науч.-иссл. торф, ин-т (Инсторф). 1931. Вып. 7.С. 154-183.

48. Галкина А.А. Выработанные торфяники западных районов УССР, их свойства, окультуривание и повышение плодородия: Автореф. дис. . канд. с/х наук. Ровно, 1974. 30 с.

49. Галкина Е.А. Болотные ландшафты Карелии и принципы их классификации // Торфяные болота Карелии / Тр. Карельского, фил. АН СССР, 1959. Вып. XV. С. 3-48.

50. Галкина Е.А. О геоморфологической классификации болот // Болотные и заболоченные земли Карелии / Уч. зап. Петрозаводского ун-та. Биол. науки. 1964. Том XII. Вып. 2. С. 106-113.

51. Галкина Е.А., Значение аэрофотосъемки для установления болотных стратиграфических единиц) // Доклады комиссии аэросъемки и фотограмметрии. Л., 1966. Вып. 2. С. 87-96.

52. Галкина Е.А. К вопросу о географических (региональных) типах болотных массивов // Природа болот и методы их исследования. Л.: Наука, 1967. С. 611.

53. Гамаюнов Н.И., Миронов В.А., Гамаюнов С.Н. Тепломассоперенос в органогенных материалах. Процессы обезвоживания. Тверь: ТГТУ, 1998. 272 с.

54. Геологический словарь. М.: Недра, 1978. Т. 1. 486 с. Т. 2. 456 с.

55. Герасимов А.Д. Материалы по изучению растительного покрова на верховом болоте / Тр. ин-та / Науч.-иссл. торф, ин-т (Инсторф). 1928. Вып. 1. С. 133174.

56. Герасимов Д.А. Торф, его происхождение,залегание и распротсранение. М., Л.: ГОНТИ, 1932. 67 с.

57. Гетманов Я.Я. Гидростатическое давление воды в торфе. М.: Г.И.С.-Х.М., 1928. 42 с.

58. Гетманов Я.Я. Причины безлесья некоторых болот // Изв. Коми филиала Всес. геогр. общ., 1955. Вып. 3. С. 43^19.313

59. Глебов Ф.З. Взаимоотношения леса и болота в таежной зоне. Новосибирск: Наука, 1988.184 с.

60. Головач А.А., Малышев Ф.А. Влияние степени разложения на пористую структуру и водные свойства низинного торфа // Тез. докл. науч.-техн. конф. по физике и физикохимии торфа. Мн.: 1972. С. 17-18.

61. Горячкин В.Г. Технология добычи и сушки торфа . М., Л.: ГЭИ, 1948. 488 с.

62. Государственный архив Тверской обл., ф. Р-31, оп. 1-1, д. 38.

63. Гребенщикова А.А. Инструкция по пользованию условными знаками для * карт и профилей при исследовании торфяников // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. Ч. 1. Геоботанический анализ торфа. 1933. С. 103-111.

64. Григорьев А.А. Типы географической среды. М.: Мысль, 1970. 468 с.

65. Григорьев М.П., Герасимов Д.А. Шатурская болотная система. М., 1921. 67 с.

66. Демьянов Е.С. Исследование основных технологических характеристик придонных слоев торфяной залежи, остающихся после выработки торфяных месторождений: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Калинин, 1974. 18 с.

67. Демьянов Е.С. Исследование основных характеристик торфа, оставшегося после выработки торфяных месторождений. Торфяная промышленность. 1974. № 2. С. 19-20.

68. Докгуровский B.C. Торфяные болота. Происхождение, природа и особенно* ста болот СССР. М.Л., 1935. 224 с.

69. Дубах А.Д. Рост мохового покрова и накопление торфа в Горецкой лесной даче // Торфяное дело. 1925. № 6. С. 1-3.

70. Дубах А.Д., Спарро Р.В. Осушение болот открытыми канавами. M.-JL: ГИЗ, 1930. 244 с.

71. Евгениев И.Е., Казарновский В.Д. Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах М.: Транспорт, 1976. 271 с.

72. Елина Г.А., Кузнецов 0.JL, Максимов А.И. Структурно-функциональная организация и динамика болотных экосистем Карелии. JL: Наука, 1984. 128 с.

73. Емельянов А.Г., Тихомиров О.А. Основы региональной геоэкологии / Учебное пособие. Тверь: ТвГУ, 2000. 154 с.

74. Ефремов С.П. Естественное занесение осушенных болот лесной зоны Западной Сибири. М.: Наука, 1972. 156 с.

75. Жуков М.Н. Исследование волокнистой структуры и прочности верхнего слоя олиготрофных месторождений // Автореф. дис. канд. техн. наук. Калинин, 1968. 22 с.

76. Застенский JI.C. Облесение карьеров нерудных ископаемых и выработанных торфяников. Мн.: Ураджай, 1982. 136 с.

77. Земля. Введение в общую геологию / Дж. Ферхуген, Ф. Тернер, Л. Вейс, К. Вархафтинг, У. Файф. М.: Мир, 1974. Т.2. 847 с.

78. Иваницкий Г.Р., Кринский В.И., Морнев В.И. Автоволны: Новое на перекрестках наук // Кибернетика живого. М.: Наука, 1984. С. 24-37.

79. Иванов К.Е. Водообмен в болотных ландшафтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с.

80. Иванов К.Е. Трофность среды обитания растительного покрова болот и гидролого-географический метод оценки некоторых ее показателей / Тр. ин-та / Гидрол. ин-т. 1988. Вып. 333. С. 3-20.

81. Илометц М.А. Изучение динамики прироста сфагнума и сфагнового торфа вцелях стратиграфического расчленения торфяной залежи // Автореф. . дис. канд. биол. наук. Таллинн, 1981, 21 с.

82. Кадарча Ф. Некоторые аспекты генезиса, химизма и петрографии торфа в бассейне реки Дорн (северо-восточная часть СРР) // Изучение состава и свойств торфа в целях его использования в народном хозяйстве / Тр. Гео-лфонда РСФСР. М., 1977. С. 124-136.

83. Кадетов O.K. Геоморфология. М.: МИИГАиК, 1990. 120 с.

84. Караваева Н.А. Заболачивание и эволюция почв. М.: Наука, 1982. 296 с.

85. Карофельд Э.К. Об образовании мочажин на верховых болотах Эстонии // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкций палеогеографических условий. Таллинн, 1989, с. 70-74.

86. Каспаров С.В., Минько О.И., Аммосова Я.М., Ермакова С.О. Газы анаэробного происхождения в затопленных почвах // Биологические науки. 1986. № 4. С. 99-103.

87. Каталог образцов торфа коллекции треста «Геологоразведка». М.: 1971. 162 с.

88. Кац Н.Я., Кирилович М., Лебедева Н. Движение поверхности сфагновых болот и формирование их микрорельефа // Землеведение, 1936. Т. 38. Вып. 1. С. 1-34.

89. Кац Н.Я. Болота и торфяники. М., 1941. 400 с.

90. Кирюшкин В.Н., Стариченков И.П. Методика исследования генезиса болотных систем на основе их гидродинамики // Методы изучения болот и их охрана. Вильнюс, 1986. С. 14-17.

91. Классификации видов торфа и торфяных залежей. М.: Главторффонд, 1951. 68 с.

92. Ковалев В.А. Болотные минералого-геохимические системы. Мн.: Наука и техника, 1985. 327 с.

93. Ковалев Н.Г., Поздняков А.И., Мусекаев Д.А., Позднякова А.А. Торф, торфяные почвы, удобрения. М., 1998. 240 с.

94. Козловская J1.C., Медведева В.М., Пьявченко Н.И. Динамика органического вещества в процессе торфообразования. JL: Наука, 1978. 176 с.

95. Коломыцев В.А. Географические особенности структуры и динамики заболоченности Восточной Феноскандинавии (методология, методы и результаты исследований). Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2001. 184 с.

96. Конойко М.А. Методика и результаты исследований грядово-мочажинного комплекса // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкций палеогеографических условий. Таллинн, 1989. С. 75-80.

97. Константинов В.К., Кирюшкин В.Н. Восстановление болотных ландшафтов в лесной зоне как основа сохранения экологического равновесия // Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах. Минск, 1994. С. 19-21.

98. Копенкин В.Д. Исследование закономерностей в дисперсионном составе торфа и связи его физико-механических свойств с показателями дисперсности: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., Калинин, 1964. 22 с.

99. Короткина М.Я., Кириллович М.М. Инструкция по определению ботанического состава торфа // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. Ч. 1. Геоботанический анализ торфа. 1933. С. 5-25.

100. Корчунов С.С. Исследование физико-механических свойств торфа. М- Л.: ГЭИ, 1953. 235 с.

101. Косов В.И. Пространственная неоднородность и изменчивость в строении и свойствах торфяных залежей // Изучение последствий воздействия человека на природные комплексы. Калинин: КГУ, 1983. С. 103-112.

102. Косов В.И. Энвироника (теоретические основы инженерной экологии): Учебное пособие. Тверь: ТГТУ, 1997. 167 с.

103. Кот Н.А. Всплывание торфа в искусственных водоемах. Мн.: Наука и техника, 1980. 160 с.

104. Кочуров Б.И. Природные и социально-экономические возможности сбалансированного развития Тверской области // Проблемы региональной геоэкологии: материалы научного семинара. Тверь: ТвГУ, 2000. С. 5-8.

105. Кочуров Б.И. Экологически безопасное и сбалансированное развитие региона // Изв. АН. Серия географ. 2001, № 4, с. 87-92

106. Кочуров Б.И., Иванов Ю.Г. Землеустройство и ландшафтоведение: взаимодействие, цели и задачи // Экологические системы и приборы. 2002. № 7. С. 28-31.

107. Кощеев A.JI. Заболачивание сплошных лесосек на песчаных почвах // Тр. инта / Институт леса. 1953. Том XIII. С. 10-50.

108. Краснов И.И. О болотной солифлюкции и трансгрессии болот на среднем и северном Урале и прилегающих равнинах // Изв. Всес. геогр. общ. 1943. №1. С. 34-37.

109. Крупнов Р.А. Формирование прочностных свойств остаточного слоя торфа выработанных торфяников // Свойства, структура и методы изучения торфа и слабых грунтов. Тверь: ТГТУ, 1999. С. 36-38.

110. Крупнов Р.А. Развитие исследований по рекультивации выработанных торфяников России в XX веке // Технология и комплексная механизация торфяного производства. Тверь: ТГТУ, 2000. С. 18-23.

111. Крупнов Р.А., Попов М.В. Формирование экосистем на выработанных торфяных месторождениях со сложной техногеннонарушенной поверхностью // Проблемы региональной геоэкологии. Тверь: ТГУ, 1999. С. 66-68.

112. Крупнов Р.А., Торопчин М.А. Изменение структурно-механических свойств остаточного торфа при мелиорации выработанных торфяных месторождений // Физические процессы торфяного производства. Тверь: ТвеПИ, 1990. С. 2529.

113. Круть И.В. Введение в общую теорию Земли. Уровни организации геосистем. М.: Мысль, 1978. 367 с.

114. Кудряшов В.В. Торфяник как растущее тело. Статья 1. // Вестник торфяного дела. 1929. № 1.С. 29^8.

115. Кудряшов В.В. Торфяник как растущее тело. Статья 2. // Вестник торфяного дела. 1929. №2. С. 22-37.

116. Кузнецов О.JI. Классификация торфяных залежей Карелии. // Болотные экосистемы Европейского Севера. Петрозаводск: Карел, фил. АН СССР, 1988. С.143-163.

117. Кузьмин Г.Ф. Принципы использования торфа как возобновляемого ресурса // Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах. Минск, 1994. С. 33-35.

118. Кузьмин Г.Ф. Развитие олиготрофных болотных систем и перспективы их использования / Автореф. дис. . канд. геогр. наук. Л., 1980. 21 с.

119. Кузьмин Г.Ф., Оленская И.М., Бойко А.А. Некоторые данные об изменчивости свойств торфа низкой степени разложения по глубине и простиранию торфяной залежи // Исследование торфяных месторождений. Калинин: КГУ, 1978. С. 77-87.

120. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика и оценка геодинамического риска при недропользовании. М.: АЭН, 1999. 220 с.

121. Кунскас Р. Геолого-геоморфологическое положение северного дельтового болотного массива р. Нямунас и вопросы охраны болотных эталонов и крае-устройства // Методы изучения болот и их охрана. Вильнюс: МОКСЛАС, 1986. С. 80-86.

122. Курбатова-Беликова Н.М. Итоги изучения микробиологической деятельности в естественных торфяных залежах // Тр. ин-та / Инст. торфа АН БССР. 1954. С. 133-145.

123. Курочкина Л.Я., Вухнер В.В. Развитие идей В.Н. Сукачева о сингенезе // Чтения памяти В.Н. Сукачева. IV: Вопросы динамики биогеоценоза. М.: Наука, 1987. С. 5-27.

124. Ларгин И.Ф. Исследование древесного яруса на верховых болотах // Тр. инта / Ин-т леса АН СССР. 1953. Т. 13. С. 96-115.

125. Ларгин И.Ф. Качественные показатели торфяных залежей в зависимости от их гидрогеологии // Природа и методы исследования болот. М.: Наука, 1967. С.169-173.

126. Ларгин И.Ф. Основные свойства торфяных месторождений и закономерности их изменения: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Калинин, 1968. 35 с.

127. Ларгин И.Ф. Стратиграфические и гидрологические особенности комплексных верховых торфяных залежей и их влияние на осушение / Торфяная промышленность. 1973. № 7. С. 10-14.

128. Ларгин И.Ф., Базин Е.Т., Косов В.И. Особенности водно-физических и физико-механических свойств торфяной залежи месторождения Уломское-1 // Торфяная промышленность. 1982. № 2. С. 11-14.

129. Ларгин И.Ф., Гуринов В.В. О закономерностях пространственного размещения влажности торфа в верхнем слое залежей низинного типа // Исследования торфяных месторождений. Калинин, 1975. С. 42-53.

130. Лебедев К.К. Ботанические и химические принципы классификации торфа // Природа болот и методы их исследования. Л.: Наука, 1967. С. 130-133.

131. Лис О.Л. Пути эволюции болот в голоцене (на примере центральной части Западной Сибири): Автореф. дис. . д-ра биол. наук. М.: 1983. 40 с.

132. Лис О.Л., Березина Н.А. О взаимодействии болот и окружающей среды (на примере центральной части Западно-Сибирской равнины) // Значение болот в биосфере. М.: Наука, 1980. С. 95-112.

133. Лихобабенко B.C., Нагибина В.В., Раковский В.Е. К вопросу о вторичных химических реакциях, протекающих в торфяных залежах // Химия и химическая технология. М.: Недра, 1967. С. 93-96.

134. Лиштван И.И., Базин Е.Т., Косов В.И. Физические процессы в торфяных залежах. Минск, 1989. 287 с.

135. Лиштван И.И., Базин Е.Т., Косов В.И. Физические свойства торфа и торфяных залежей. Мн.: Наука и техника, 1985. 249 с.

136. Лотов В.Н. Предельные напряженно-деформированные состояния в торфяных системах. Тверь: ТГТУ, 1997. 145 с.

137. Лоопман А.А. Биоиндикация и мониторинг гидрологических условий на верховых болотах // Болота охраняемых территорий: проблемы охраны и мониторинга. Тез. докл. XI Всес. полевого сем.-экскур. по болотоведению. Л., 1991. с. 95-97.

138. Лоопман А.А., Пайдла А. О ландшафтно-экологических условиях в грядово-мочажинных комплексах выпуклых олиготрофных болот // Изв. АН ЭССР, 1981. Т. 30. № 1.С. 62-73

139. Лопатин В.Д. О гидрологическом значении верховых болот // Вестн. Ленин.ун-та. 1949. № 2. С. 37^9.

140. Лопатин В.Д. Методика пересадки и результаты наблюдений над пересадками сфагновых дернин на верховом болоте // Доклады АН СССР. Л.: Наука, 1954. С. 289-293.

141. Лопатин В Д. О новом определении болота // Вопросы экологии растений болот, болотных местообитаний и торфяных залежей. Петрозаводск: Карельский филиал АН СССР, 1985. С. 41^8.

142. Лопатин В.Д. Общие закономерности возникновения, развития и распространения микрокомплексного растительного покрова // Вопросы экологии растений болот, болотных местообитаний и торфяных залежей. Петрозаводск, 1985. С. 5-30.

143. Лопатин В.Д. Генетический принцип выделения высших синтаксонов растительности и некоторых важных деталей полевого описания болот // Вопросы классификации болотной растительности. Л.: Наука, 1993. С. 27-33.

144. Лыткин И.И., Гребенников A.M. Относительная устойчивость к деградации антропогенно нарушенных болотных экосистем при их окультуривании // Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. М.: ГЕОС, 1999. С. 335-337.

145. Мазинг В.В. Актуальные проблемы классификации и терминологии в болотоведении // Типы болот СССР и принципы их классификации. Л.: Наука, 1974. С. 6-12.

146. Мазинг В.В. Структурная организация болот // Чтения памяти В.Н. Сукачева. XI: Биогеоценотические особенности болот и их рациональное использование. М.: Наука, 1994. С. 38-60.

147. Макаревский М.Ф. Сравнительная оценка выделения кислорода лесными и болотными биоценозами // Болотные экосистемы Европейского Севера. Петрозаводск: Карел, фил. АН СССР, 1988. С. 185-190.

148. Малышев Ф.А., Конойко М.А. Освоение площадей после выработки торфа // Машины и технология торфяного производства. Мн.: Высшая школа, 1979. С. 89-93.

149. Марков В.Д. Оценка и перспективы использования торфокарьерных площадей на территории РСФСР // Природа болот и методы их исследований. Л.:1. Наука, 1967. С. 233-236.

150. Маркус Э.А. Состояние равновесия в ландшафте // Землеведение. 1937. Т. XXXIX. Вып. 4-5. С. 361-365.

151. Мейен С.В., Соколов Б.С., Шрейдер Ю.А. Классическая и неклассическая биология. Феномен Любищева // Вестник АН СССР, 1977. № 3. С. 112-124.

152. Методические указания по исследованию выработанных площадей торфяных месторождений. М., 1974. 54 с.

153. Методические указания по прогнозированию процесса всплывания торфа в водохранилищах умеренной климатической зоны СССР. М., 1983. 78 с.

154. Метц Л. Всплывание дна в озерках грядово-озеркового комплекса // Докл. совещ. по исслед. болот / Уч. зап. Тартуского у-та. 1963. Вып. 145. С. 264— 268.

155. Мете И.О. Колебания верхних слоев сфагнового болота в зависимости от осадков // Природа болот и методы их исследований. Л.: Наука, 1967. С. 213217.

156. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафты. М.: Мысль, 1973. 224 с.

157. Мильков Ф.Н., Бережной А.В., Михно В.Б.Терминологический словарь по физической географии / Под ред. Ф.Н. Милькова. М.: Высшая школа, 1993. 288 с.

158. Минаева Т.Ю., Сирин А.А. Охрана болот России: состояние и перспективы // Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. М.: ГЕОС, 1999. С. 336-360.

159. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Основы гидрогеомеханики. М.: Недра, 1974. 296 с.

160. Миронов В.А., Зюзин Б.Ф., Терентьев А.А., Лотов В.Н. Дистортность в природных системах. Мн.: Беларуская наука, 1997. 415 с.

161. Моисеев Н.Н. Универсальный эволюционизм (Позиция и следствия) // Вопросы философии. 1993. № 3. С. 3-28.

162. Молкин Г.С. Основные вопросы теории всплывания торфа // Природа болот и методы их исследований. Л.: Наука, 1967. С. 223-227.

163. Морозов В.И. К методике изучения осушения // Торфяное дело, 1931. № 1. С. 37-46.

164. Муравьева JI.В. Антропогенный фактор изменения болотных геосистем Тверской области // Экологические аспекты изучения природной среды Тверской области. Тверь: ТвГУ. 1997. С. 41-46.

165. Муравьева Л.В. Природно-антропогенные комплексы выработанных торфяников // Проблемы региональной геоэкологии. Тверь: ТвГУ, 2000. С. 120123.

166. Наседкин Н.А. К вопросу об определении напряжений в торфяном массиве // Тр. ин-та / Науч.-иссл. торф, ин-т (Инсторф). 1939. Вып. 18. С. 5-25.

167. Наседкин Н.А. Основные предпосылки физико-механических исследований торфа // За торфяную индустрию. 1938. № 3. С. 31-32.

168. Нейштадт М.И. Стратиграфия торфяных месторождений в свете данных абсолютного возраста // Природа болот и методы их исследования. Л.: Наука, 1967. С. 90-95.

169. Николис Дж. Динамика иерархических систем: эволюционное представление. М.: Мир, 1989. 488 с.

170. Никонов М.Н. Закономерности распределения кислотности в торфяных залежах и некоторые основные свойства торфов // Тр. ЦТБОС. 1960. Т.1. С. 91-123.

171. Никонов М.Н. О закономерности залегания торфяных залежей и особенности современного торфонакопления // Тр. ин-та / Ин-т торфа АН БССР, 1954. Т. 3. С. 40-50.

172. Никонов М.Н. О роли торфонакопления в формировании мезорельефа суши // Сб. статей по изучению торфяных месторождений. М.: Советская наука, 1956. С. 200-206.

173. Никонов М.Н. Торф как геологическое образование // Сб. статей по изучению торфяных месторождений. М.: Советская наука, 1956. С. 191-199.

174. Ниценко А.А. О происхождении грядово-мочажинного рельефа на болотах // Вестн. Ленин, ун-та. 1964. № 11. С. 75-87.

175. Ниценко А.А. О классификации болотных массивов на основе характера торфонакопления // Природа болот и методы их исследования. Л.: Наука, 1967. С. 8-21.

176. Ниценко А.А. О понятии верхового, низинного и переходного в современном болотоведении // Основные принципы изучения болотных биогеоценозов. Л., 1972. С. 17-22.

177. Новиков С.М. Расчеты водного режима и водного баланса низинных болот и рямов южной части Западно-Сибирской низменности // Тр. ин-та / Гидрол. ин-т. 1963. Вып. 105. С. 5-44.

178. Огуреева Г.Н., Лоопман А.А. Структура и экологические особенности растительности болотных экосистем Среднего Приобъя // Вестник МГУ. Сер. 5 (география). 1983. № 2. С. 75-82.

179. Ортега-и-Гассет X. Размышления о технике // Вопросы философии. 1993. № 10. С. 32-68.

180. Осадочные породы (классификация, характеристика, генезис). Новосибирск: Наука, 1987. 213 с.

181. Пепеляева Е.А. По вопросу исследования дна водоемов Мытищенских торфяных карьеров Московской области // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. Сектор изучения торфяной залежи. 1933. Вып. 3. С. 160-166.

182. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 342 с.

183. Петров Е.Г. Опыт определения степени проточности грунтовых вод // Эксперимент и математическое моделирование в изучении биогеоценозов лесов и болот. М., 1987. С. 45—47.

184. Пичугин А.В. Водно-минеральное питание торфяных месторождений // Химия и генезис твердых горючих ископаемых. М.: Из-во АН СССР, 1953.

185. Пичугин А.В. К вопросу о минеральном режиме торфяных месторождений // Торфяная промышленность. 1947. №7.

186. Пичугин А.В. Структура торфа и ее значение в технологии торфяного производства // Тр. ин-та. / Моск. торф. ин-т. 1953. Вып. 3. С. 52-71.

187. Плотников В.В. На перекрестках экологии. М.: Мысль, 1985. 208 с.

188. Плотникова О.В., Хорошев П.И. Антропогенное влияние на развитие болот и торфонакопление // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1984. № 5. С. 43-51.

189. Пономарев B.C. Принцип активности геологической среды // Синергетика геологических систем. Иркутск, 1992. С. 8.

190. Потонье Н. Предельный горизонт верховых болот // Вестник торфяного дела. 1918. № 2-3. С. 29-42.

191. Прейс А.А. Характеристика всплывших торфяных островов в первые четыре года существования водохранилища Хантайской ГЭС // Современный научно-технический уровень производства геологоразведочных работ на торф и сапропель. М., 1979. С. 94—106.

192. Преображенский B.C., Александрова Т.Д., Куприянова Т.П. Основы ландшафтного анализа. М.: Наука, 1988. 192 с.

193. Пригожин И. Философия нестабильности // Вопросы философии. 1991. № 3. С. 46-52.

194. Прозоров Ю.С. Зыбунные болота Средне-Амурской и Приханкайской низменности // Особенности болотообразования в некоторых лесных и предгорных районах Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука, 1965. С. 75-86.

195. Прозоров Ю.С. Закономерности развития, классификация и использование болотных биогеоценозов. М.: Наука, 1985. 210 с.

196. Пьявченко Н.И. Торфяники Русской лесостепи. М.: Изд. АН СССР, 1958. 192 с.

197. Пьявченко Н.И. Лесное болотоведение. М.: АН СССР, 1963. 192 с.

198. Пьявченко Н.И. Торфяные болота, их природное и хозяйственное значение. М.: Наука, 1985. 152 с.

199. Раковский В.Е., Пигулевская Л.В. Химия и генезис торфа. М.: Недра, 1978. 231 с.

200. Раменский Л.Г., Цацеткин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М.: Сельхозгиз, 1956. 471 с.

201. Рекомендации по восстановлению болот, нарушенных осушительными работами. М., 2002. 17 с.

202. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Мысль, 1990. 400 с.

203. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества т биологический круговорот в основных типах растительности. М., Л.: Наука, 1965. 254 с.

204. Розанов Л.Л. Геотехноморфологические основы познания современного рельефообразования // Современное экзогенное рельефообразование, его изучение и прогноз. М., 1984. С. 6—32.к,

205. Розанов JI. JI. Теоретические основы геотехноморфологии. М.: ИГ АН СССР, 1990. 189 с.

206. Розова С.С. Классификационная проблема в современной науке. Новосибирск: Наука, 1986. 224 с

207. Романов В.В. Гидрофизика болот. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 360 с.

208. Романова Е.А. Ландшафты верховых болот Северо-Запада и их гидрологические особенности // Доклады совещания по исследованию болот / Уч. зап. Тартуского у-та. 1963. Вып. 145. С. 151-162.

209. Руофф З.Ф. Вариабельность однородных участков. Рукопись Моск. торф, инта. 1934. 20 с.

210. Сергеев А.И. Методика инженерно-геологического изучения торфяных массивов. М.: Наука, 1974. 135 с.

211. Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О. Современные движения земной коры осадочных бассейнов. М.: Изд. АН СССР, 1989. 184 с.

212. Сидоров С.А. Опыт использования Мытищенских торфяных карьеров в целях культурного рыбоводства // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. Сектор изучения торфяной залежи. 1933. Вып. 3. С. 166-189.

213. Синергетика и фрактали в материаловедении. М.: Наука, 1994. 383 с.

214. Сирин А.А. Водообмен и структурно-функциональные особенности лесных болот: Автореф. дис. .д-ра биол. наук. М.: 1999. 44 с.

215. Система. Симметрия и гармония / Под ред. B.C. Тюхтина, Ю.А. Урманцева. М.: Мысль, 1988.315 с.

216. Смагин В.А. Динамика зарастания торфяных карьеров (на примере выработанных торфяников Ленинградской области). Ботанический журнал. 1982. Т. 67. №8. С. 112-1117.

217. Смирнов И.П. Развитие грядово-мочажинного комплекса на верховом болоте (на примере юго-западного Приладожья) // Свойства и методы исследования торфяных и сапропелевых месторождений. Калинин: КГУ, 1983. С. 35-41.

218. Смирнов И.П. Некоторые вопросы развития верховых болотных массивов (на примере Северо-Запада РСФСР) // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкций палеографических условий. Таллинн, 1989. С. 100— 104.

219. Смирнов И.П. Отражение комплексности сообществ верховых болот на их стратиграфии и прочности торфяной залежи // Вопросы классификации болотной растительности. С.-Пб.: Наука, 1993. С. 139-145.

220. Смоляницкий Л.Я. Некоторые закономерности формирования дернин сфагновых мхов // Ботанический журнал. 1977. Т. 52. № 9. С. 1269-1272.

221. Смоляницкий Л.Я. Метаболизм верховых болот в связи с проблемой их взаимоотношений с лесными экосистемами // Болота и болотные ягодники / Тр. Дарвинского заповед. 1979. Вып. XV. С. 21-31.

222. Смоляницкий Л.Я. Метаболическая организация выпуклых олиготрофных болот // Антропогенные изменения, охрана растительности болот и прилегающих территорий. Мн.: Наука и техника, 1981. С. 206-210.

223. Созинова Л.А. Изучение генезиса торфяных отложений градиентным методом // Генезис и динамика болот. М.: МГУ, 1978. Вып. 1. С. 47-51.

224. Сокол А.П. Динамика химизма торфа в пределах верхних слоев торфяной залежи (на примере болот Юго-Востока Коми АССР) // Генезис и динамика болот. М.: МГУ, 1978. Вып. 1. С. 114-121.

225. Солнцев В.Н. Хроноорганизация географических явлений // Геофизика ландшафта. М.: Мысль, 1981. 256 с.

226. Солопов С.Г. Влияние дисперсности на структуру и физико-механические свойства торфа в связи с задачей получения качественного кускового топлива из залежей с пониженной влажностью // Тр. ин-та. / Моск. торф. ин-т. 1958. Вып. 8. С. 140-166.

227. Сохранение природы торфяных болот Центральной и Северной Мещеры (по материалам отчета «Экологические сети и природоохранная политика в Центральной России: Торфяные болота Мещеры»). 2001. М.: Alterrareport 225. 120 с.

228. Справочник по торфу. М.: Недра, 1982. 760 с.

229. Страхов Н.М. Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли. М.: ГН-ТИЛГОН, 1963. 535 с.

230. Тановицкий И.Г., Обуховский Ю.М. Антропогенные изменения торфяно-болотных комплексов. Мн.: Наука и техника, 1988. 165 с.

231. Тарантов А.С., Арсеньева О.В. Изучение распределения зольности торфяного месторождения методами геометризации // Исследование торфяных месторождений. Калинин: КГУ, 1978. С. 59-77.

232. Типунов Н.Н., Чураев Н.В. Зависимость потенциала влаги торфов от влаго-содержания и степени уплотнения // Тез. докл. науч.-техн. конф. по физике и физикохимии торфа. Мн.: 1972. С. 54-56.

233. Тихомиров О.А. Экологическая география. Тверь Клин, 2001. 174 с.

234. Торфяные ресурсы мира. М.: Недра, 1988. 383 с.

235. Травлеев А.П. Принципы оптимизации техногенных ландшафтов // Проблемы антропогенной динамики биогеоенозов (Чтения памяти академика В.Н. Сукачева). М.: Наука, 1990. Вып. VIII. С. 81-86.

236. Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Геодинамические критерии оценки состояния эколого-геологических условий // Геоэкология. 2000. № 3. С. 257-263.

237. Трутнев А.Г. Возделывание сельскохозяйственных растений на выработанных торфяниках. M.-JL: Сельхозиздат, 1963. 200 с.

238. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. М., Д.: ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1940. 372 с.

239. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения и их разведка. М., Д.: ГОСЭНЕРГОИЗДАТ, 1949.

240. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. М.: Недра, 1976. 488 с.

241. Тюремнов С.Н., Абрамова Л.И. Геоморфологические условия залегания выработанных торфяников // Природные условия и возможности хозяйственного использования торфокарьерных площадей. М., 1968. С. 13-25.

242. Тюремнов С.Н., Абрамова Л.И., Лисс О.Л., Страшнова С.В. Процесс зарастания выработанных торфяников // Природные условия и возможности хозяйственного использования торфокарьерных площадей. М., 1968. С. 26-59.

243. Тюремнов С.Н., Коренева М.М., Ефимова С.Ф. Стратиграфическая классификация торфяных залежей (рукопись Моск. торф, ин-та). М., 1935. 135 с.

244. Тюремнов С.Н., Ларгин И.Ф. К вопросу методики опробования залежей при разведке торфяных месторождений // Сб. ст. по изучению торфяных месторождений. М.: Главторффонд, 1956. С. 5-45.

245. Тюремнов С.Н., Ларгин И.Ф. Изменение химического состава вод торфяных болот в зависимости от условий их залегания // Тр. ин-та / Гидрол. ин-т.

246. Фатчихина О.Е. Изменение физических и химических свойств торфяных карьерных почв при их окультуривании // Тр. ЦТБОС. М.: Сельхозиздат, 1960. Т. 1.С. 186-203.

247. Физика и химия торфа: Учеб. Пособие для вузов /И.И. Лиштван, Е.Т. Базин, Н.И. Гамаюнов, А.А. Терентьев. М.: Недра, 1989. 304 с.

248. Финашкина Э.И., Антонова Г.С. Гидрохимический режим торфокарьерных водоемов // Природные условия и возможности хозяйственного использования торфокарьерных площадей. М., 1968. С. 113-123.

249. Фриш B.A. Торфяная тектоника // Изв. Всес. геогр. общ., 1978. № 2. С. 108114.

250. Фриш В.А. Ландшафтный и структурно-геологический анализ развития болот // Изв. Всес. геогр. общ., 1981. Т. 113. № 2. С. 122-129.

251. Хаин В.Е. Проблема развития в геологии // Принцип развития и историзма в геологии и палеобиологии. Новосибирск: Наука, 1990. С. 7-20.

252. Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М.: Наука, 1977. 200 с.

253. Цветкова И.В., Гвоздикова Г.А., Орлов М.С. Гидрогеологические условия водно-болотного комплекса верховьев р. Яузы // Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. М.: ГЕОС, 1999. С. 85-87.

254. Цинзерлинг Ю.Д. Растительность болот // Растительность СССР. М.-Л, 1938.1. Т. l.C. 355-428.

255. Червяков В.А. Концепция поля в современной географии. Новосибирск: Наука, 1978. 150 с.

256. Чураев Н.В. Водные свойства, структура и процессы переноса влаги в торфе: Автореф. дис. докт. техн. наук. М., Калинин, 1961.46 с.

257. Шапошников М.А. Принципы построения инженерно-строительной классификации торфяных оснований неосушенных болот // Типы торфяных оснований неосушенных болот СССР и принципы их классификации. М.: Наука, 1974. С. 228-233.

258. Шейдеггер А.Е. Основы геодинамики. М.: Недра, 1987. 384 с.

259. Широких А.А. Микробиологические аспекты естественного зарастания выработанных торфяников // Генезис, эволюция и роль болот в биосферных процессах. Минск, 1994. С. 72-74.

260. Широковская Е.А. Взаимозависимость между растительным покровом и поверхностным слоем торфяной залежи // Торфяная промышленность. 1947. № 8. С. 26-27.

261. Шмелева Ю.Д. Физико-химический режим и гидробиологическое описание опытных торфяных карьеров Мытищенских торфоразработок // Тр. ин-та. / Всес. ин-т торфа. Сектор изучения торфяной залежи. 1933. Вып. 3. С. 133— 159.

262. Эрингис К.И., Бумблаускис Т.Т. Возможности охраны верховых болот в условиях техногенеза // Генезис и динамика болот. М.: МГУ, 1978. Вып. 1. С. 96-100.

263. Юрьев М.Н. О росте сфагновых болот // Изв. научн.-мелиор. ин-та НКЗ. 1925-26. Вып. X. С. 193-241.

264. Янушевский В.В. Вопросы экологии при осушении и разработке торфяных месторождений. Торфяная промышленность. 1990. № 10. С. 16-18.

265. Balla D., Gensior A. Effects of a Flooding Regime on the Sink Function for330

266. Chemicals of Rewetted Fen Sites \\ Proceedings of the 11th International Peat Congress. Quebec August 6-12, 2000, Canada. Quebec, 2000. VII. P. 860-870.

267. Daigle J-Y., Gautreau-Daigle H. Restoration Research Pays Big Dividends to Canadian Peat Producers // Peatlands International. 2000. № 1. P. 8-9.

268. Dietrich O., Blankenburg J., Dannowski R., Hennings H.-H. Strategies for Re-Wetting of Degraded Fens in Germany // Proceedings of the 11th International Peat Congress. Quebec August 6-12, 2000, Canada. Quebec, 2000. V II. P. 841851.

269. Edom F. Notwendigkeit des Schutzes und Gefahrdungspotentiale fur waldumgebene Kleinmoore aus hydrologischer und moorkundlicher Sicht // Waldmoore und Moorwalder in der Radeburger und Laupnitzer Heide. Kamenz, 1998. P. 83-94.

270. Edom F., Wendel D. Grundlagen zu Hang-Regenmoore des Erzgebirges // Okolo-gie und Schutz der Hochmoor im Erzgebirge. Dresden, 1998. № 3. S. 31-77.

271. Eggelsmann R. Reweting for Protection and Renaturation/Regeneration of Peat-land after or without Peat Winning // Proceedings 8th International Peat Congress, 1988. P. 251-260.

272. Gremer D. Renaturierungsprojekt Wurzacher Ried 1989-1993 // Okologie und Schutz der Hochmoor im Erzgebirge. Dresden, 1998. № 3. P. 80-104.

273. Grootjans A.P., Van Diggelen R., Succow M., Tolman M. Regeneration Perspectives of Groundwater Fen Mires; Two Examples from Eastern Germany // Pross-eding 9th International Peat Congress, Uppsala, 1992. V. 1. P. 377-390.

274. Ingram H.A.P. Mires: swamp, bog and moor. In. Ecosystems of the world, 4a, ch. 3 Hydrology. 1983. P. 67-158.-о

275. Joosten H. Denken Wie ein Hochmoor: Hydrologische Selbstregulation von Ho-chmooren und Deren Bedeutung fur Wiedervernassung und Restauration // Telma. 1993. V. 23. P. 95-115.

276. Joosten H. Peat Farming: the Ultimate Challenge for Peat "Producers" // Peatlands International. 2000. № 1. P. 36-37.

277. Joosten H., Timmermann T. Torf ALS Nachwachsender Rohstoff. Telma. 1999. V. 29. P. 171-181.

278. Joosten J.H.J. 26 Time to Regenerate: Long-term Perspectives of Raised Bog Regeneration with Special Emphasis on Palaeoecological Studies // Restiration of Temperate Wetlands. John Wiley & Sons Ltd., 1995. P. 379-404.

279. Joosten J.H.J. Bog regeneration in the Netherlands: a Review // Peatland Ecosystems and Man: an Impact Assessment. Dunde, 1992. P. 367-373.

280. Le Quere D., Samson C. Peat Bog Restoration Challenges at the Industrial Scale in Canada // Proceedings of the 11th International Peat Congress. Quebec August 612,2000, Canada. Quebec, 2000. VII. P. 705-709.

281. Menzel K. Das Ostenholzer Moor-Mnglichkeiten seiner Erhaltung und Regeneration. Telma. 1994. 24. P. 193-203.

282. Pirkko Selin. Rational Approaches to the After-use of Abandoned Production Fields // Peatlands International. 2000. № 1. P. 38-39

283. Poschold A.P., Pfadenhauer J. Regeneration Vegetativer Sprobteilchen von

284. Torfmoosen Eine vergleich ende Studie an Neum Sphagnum // Telma, 1989. V. 19. P. 77-88.

285. Price J.S. Methods for Restoration of a Cutover Peatland, Quebec, Canada // Peat-land Restoration and Reclamation. Duluth, 1998. Jyvaskyla: IPS, 1998. P. 149155.

286. Quinty F., Rochefort L. Bare Peat Substrate Mstability in Peatland Restoration: Problems and Solutions // Proceedings of the 11th International Peat Congress. Quebec August 6-12, 2000, Canada. Quebec, 2000. VII. P. 751-756.

287. Richert M. Species Compusition and Aboveground Net Primary Production after Re wetting a Fen in North-Eastern Germany // Proceedings of the 11th International Peat Congress. Quebec August 6-12, 2000, Canada. Quebec, 2000. V II. P. 718-726.

288. Rochefort L., Quinty F. and Campeau S. Restoration of Peatland Vegetation: the Case of Damage for Completely Removed Acrotelm // International Peat Journal.1997. № 7. P. 20-28

289. Roderfeld H. Raised Bog Regeneration after Peat Harvesting in North-West Germany // Suo. 1993. V. 44(2). P. 43-51,

290. Roosoluste E. Growth forms of the Scotch pine growing in bog. // Peatland ecosystems. Tallinn, 1982. P. 121-127.

291. Scholz A., Poplau R., Warncke D. Wiedervernassung von Niedermoor -Ergebnisse eines Versuches in der FriedlSnder GroBen Wiese, Brandenburg. Telma. 1995. V. 25. P. 69-84.

292. Schuch M. Ziele der Moorrenaturierung — Die Wichtigsten Mafinahmen. Telma. 1994. V. 24. P. 245-252.

293. Siegel D.I., Glaser P.H. Groundwater flow in a Bog-Fen complex, Lost River peatland, Northern Minnesota // Journal of Ecology. 1987. 75. Pp. 743-751.

294. Siegel D. I., Reeve A.S., Glasert P.H., Romanowicz E.A. Climate-Driven Flushing of Pore Water in Peatlands // Nature, 1995. V. 374. P. 531-533.

295. Sliva J. Regeneration of Milled Peat Bog: a Large Scale Approach in Kollerfilze (Bavaria, Southern Germany) // Peatland Restoration and Reclamation. Duluth,1998. Jyvaskyla: IPS, 1998. P. 82-87.

296. Spieksma J.F.M. Rewetting of damaged peatlands. 1998. 170 p.

297. Terkamp H. Public Discussion on Protection and Utilisation of Peatland in Germany // Proceedings of the 9th International Peat Congress. Uppsala, Sweden. Uppsala, 1992. P. 189-199

298. Timmermann T. Oscillation or Inundation: Hydrodynamjcal Classification of Kettle-Hole Mires as a Tool for Restoration // Proceedings of the 11th International Peat Congress. Quebec August 6-12, 2000, Canada. Quebec, 2000. V II. P. 244251

299. Wheeler B.D. Peat Bogs their Life after Peat Extraction: International Peat Conference Peat in Horticulture - its Use and Sustainability Amsterdam, the Netherlands, November 2-7, 1997. Jyvaskyla: IPS, 1997. P. 126-135.

300. Wheeler B.D., Money R.P., Shaw S.C. Assessing Priorities and Approaches to the Restoration of Damaged Lowland Bogs in Northwest Europe // Peatland Restoration and Reclamation. Duluth, 1998. Jyvaskyla: IPS, 1998. P. 23-31.

Информация о работе

Панов, Владимир Владимирович
доктора географических наук
Тверь, 2003
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологические основы регенерации торфяных болот - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы