Известия РАН. Серия географическая, 2020, T. 84, № 4, стр. 551-561

ВВЕДЕНИЕ

Среднерусская возвышенность располагается на границе широколиственно-лесной и лесостепной природных зон. Комплекс физико-географических особенностей данной территории является причиной ее низкой заболоченности [6, 12, 17, 21, 25–27]. Доля болот составляет, в среднем, 0.5% площади [5, 27]. Несмотря на столь низкий показатель, заболоченность на севере и северо-западе, а также в восточной части возвышенности составляет 0.4–0.6%. На западе исследуемой территории доля площади болот увеличивается до 0.8–1.5%. Южная окраина Среднерусской возвышенности характеризуется крайне низкой заболоченностью – 0.2–0.4%, а минимальный показатель (0.01%) отмечен в ее центральной части. Такие отличия обусловлены особенностями рельефа и типом подстилающих пород, что определяет характер растительности болот, мощность и свойства торфяных отложений.

По западным и северо-западным окраинам (долина р. Ока), а также вдоль восточных склонов возвышенности (долина р. Воронеж), характеризующихся распространением песчаных отложений, сформированы террасные и водораздельные сосново-сфагновые болота, имеющие торфяные залежи мощностью не более 3–4 м. В центральной части возвышенности наиболее распространенными являются водораздельные болота, сформированные в карстово-суффозионных депрессиях глубиной до 10 и более метров, которые подстилаются глинистыми и/или суглинистыми озерными и делювиальными отложениями. Растительность здесь представлена березово-сфагновыми, очеретниково (Rhynchóspora alba)- и осоково (Carex lasiocarpa)-сфагновыми сообществами. Торфяные отложения болот могут быть как целостными, так и сплавинными или разорванными. Их мощность варьирует от 0.5 до 10 м. На юге Среднерусской возвышенности доминируют пойменные болота, доля террасных и водораздельных болот незначительна. Растительный покров пойменных болот представлен различными травяными (рогозовые, тростниковые, др.) сообществами. Мощность торфяных отложений составляет, в среднем, 1–2, иногда – 4–5 м. Как видно, несмотря на низкую заболоченность, Среднерусская возвышенность характеризуется разнообразием болотных экосистем.

Относительно времени возникновения болот на данной территории существуют противоречивые сведения. Наличие во флоре многих бореальных видов (Andromeda polifolia, Chamaedaphne calyculata, Oxycoccus palustris, Eriophorum vaginatum, Carex limosa, Drosera rotundifolia, сфагновые мхи, др.) позволило ряду ученых [1, 18] рассматривать сфагновые болота степной и лесостепной зон в качестве реликтов ледниковой эпохи. Однако в дальнейшем, на основе стратиграфии торфяных залежей, были представлены неоспоримые доказательства того, что “…группировки сфагновых болот в пределах песчаных террас рек не только не являются непосредственными приемниками соответствующих группировок гляциального времени, но и наоборот, являются одними из самых молодых растительных группировок степной зоны” [9]. Это обусловлено тем, что сфагновые болота располагаются в песчаных понижениях террас, где растения, характерные для северных болот, являются компонентом растительности мокрых лугов, осоковых болот, ольшаников. Идея геологической “молодости” таких болот поддержана и другими исследователями [9, 19].

Наиболее “древними” для исследуемой территории являются пойменные болота. А.В. Панин с соавт. обнаружили пойменные болота эпохи позднеледниковья на месте бывших старичных озер в больших палеоруслах в долинах среднего течения Сейма и его притоков [16, 37]. Как показывают радиоуглеродные датировки заполнения палеорусел, образование торфа в них сменило накопление озерных илов уже в раннем голоцене. Возраст образцов на нижней границе торфяных отложений пойменного болота в долине р. Свапы, правого притока р. Сейм относится к пребореальному периоду голоцена: 10 300 ± 140 кал. л.н. (9120 ± 70 ¹⁴С л.н., Ki-6995) и 10 500 ± 250 кал. л.н. (9300 ± 120 ¹⁴С л.н., GIN-11951; [32]). Пребореальный возраст имеет и пойменное болото в долине р. Тулица (правый приток р. Упы), на что указывает Т.А. Серебрянная [22] – 10520 ± 200 кал. л.н. (9320 ± 80 ¹⁴С л.н., Tln-21). К.Ф. Хмелев [27] приводит сведения о болоте Двуречка-Есаулова, расположенном в пойме р. Воронеж и образовавшемся в пребореальный период, поскольку радиоуглеродный возраст придонного образца торфа на глубине 575–635 см составляет 10 780 ± 250 кал. лет (9480 ± 190 ¹⁴С лет). Бореальный возраст имеет пойменное Лупишкинское болото (бассейн верхнего Дона) – наиболее ранняя радиоуглеродная дата, приведенная Е.А. Спиридоновой [23] для этого болота 9730 ± 70 кал. л.н. (8750 ± 40 ¹⁴С л.н., ГИН 1093).

При этом, водораздельные болота развиваются активно и являются “молодыми”. Так, анализируя возникновение Зоринских болот (Курская область), Н.И. Пьявченко [18] считает, что такие болота могли возникнуть 400–450 л.н. Н.С. Камышев [7] также отмечал активный рост болот, указывая, что сплавина толщиной 50 см может возникнуть за 70–75 лет. По мнению Н.В. Аничкиной [2], сплавинное болото на террасе р. Матыра имеет возраст сплавины 150–200 лет.

Диапазон варьирования данных о возрасте болот Среднерусской возвышенности широк. Болота могут быть как раннеголоценовыми образованиями, так и относительно “молодыми” экосистемами. Разрешить проблему возраста этих болот можно, получив радиоуглеродные датировки придонных образцов торфов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами данного исследования явились 40 болот (в том числе – 3 погребенных торфяника) (рис. 1), которые приурочены к депрессиям на разных геоморфологических уровнях, что влияет на характер подстилающих пород и гидрологический режим. От этих показателей зависит направление сукцессионного развития болот и скорость их вертикального роста. В соответствии с положением в рельефе, исследуемые болота были разделены на 3 группы: 1 – пойменные и балочные, 2 – террасные и склоновые водораздельные (на песчаных отложениях), 3 – водораздельные.

Рис. 1.

Расположение модельных болот на территории Среднерусской возвышенности (номера болот – см. табл.).

На болотах было проведено бурение (торфяной бур конструкции Инсторфа) с целью изучения структуры и мощности торфяных отложений. В максимально глубокой точке, являющейся “генетическим” центром болота, были отобраны образцы торфа для радиоуглеродного датирования. Образцы анализировали в Центре коллективного пользования “Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии” Института географии РАН (Москва), а также в Германии, в Центре изучения окружающей среды (Helmholtz Centre for Environmental Research, в дальнейшем, – UFZ) (табл. 1). Полученные результаты по С¹⁴ калибровали в программе Calib 7.1 с использованием калибровочной кривой IntCal13 [38].

В данной статье проведен анализ результатов датирования придонных торфов, что позволило охарактеризовать время и условия возникновения болот Среднерусской возвышенности.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На водоразделах Среднерусской возвышенности болота формируются в депрессиях карстово-суффозионного происхождения. Заболачивание таких форм рельефа происходит разными путями, что зависит от их глубины и степени обводнения. Слабообводненные и неглубокие понижения заболачиваются “суходольным” путем, что сопровождается формированием древесно-травяных и травяных ценозов. Умеренное увлажнение на дне понижения обеспечивает формирование сообществ гипновых мхов. Сильнообводненные провалы характеризуются “сплавинным” зарастанием [4] (рис. 2).

Рис. 2.

Структура торфяных залежей болот: (а) – целостная, (б) – разорванная, (в) – сплавинная. Условные знаки: 1 – торфяные отложения, 2 – вода.

Выделяется два периода в возникновении водораздельных карстово-суффозионных болот: атлантический и субатлантический. К атлантическому периоду относится образование болот в депрессиях со слабым и умеренным увлажнением. Это способствует вертикальному приросту торфяных отложений и формированию целостных залежей (см. рис. 2а). Примерами болот являются: Источек – 6550 ± 90 кал. л.н., Индовище – 6860 ± ± 110 кал. л.н., расположенные в лесной части Среднерусской возвышенности. Реже такие болота образовывались в суффозионных депрессиях лесостепной зоны (болото Бахметьево – 8110 ± ± 80 кал. л.н.) (табл. 1).

В субатлантический период началось образование болот в понижениях не только со слабым и умеренным, но и с обильным увлажнением. Глубина провалов и интенсивность их обводнения определили образование торфяных отложений разной структуры.

Заболачивание “со дна” (“bottom up”) [31] характерно для разных по глубине депрессий (от 1–1.5 до 10 м) со слабым и умеренным увлажнением, в результате чего формируются торфяные отложения целостной структуры (см. рис. 2а). Придонные слои таких отложений подтверждают образование болот в конце суббореального – начале субатлантического периодов: болото Зорино-27 – 2875 ± 50 кал. л.н., Лобынское-1 – 2770 ± 25 кал. л.н., Быковка – 2230 ± 60 кал. л.н. Умеренное увлажнение понижений грунтовыми водами обеспечило их активное заболачивание и в более позднее время. Так, образование болота Зорино-33 началось 725 ± 45 кал. л.н.

Изменение водного режима в процессе развития болот, сопровождающееся резким обводнением торфяных отложений на дне понижения с последующим их отрывом и всплыванием (путь возникновения “bottom up” [31]), способствовало образованию разорванных залежей, состоящих из придонной и сплавинной частей [4] (см. рис. 2б). Однако по времени возникновения такие болота сходны с описанными выше, что подтверждают результаты датирования придонных образцов торфа: болото Лобынское-2 – 2880 ± 180 кал. л.н., Зорино-29 – 2425 ± 45 кал. л.н. Некоторые болота с разорванной залежью образовались позже, в середине субатлантического периода: болота Кочаки-1 – 1235 ± 65 кал. л.н., Любимое – 1140 ± ± 645 кал. л.н., Телиптерисовое – 790 ± 60 кал. л.н. Наличие на дне таких депрессий мощных слоев озерных глин (до 0.5–1 м), подстилающих торфяные отложения, свидетельствует о продолжительной “озерной” стадии в их генезисе. Важно отметить, что болота с указанной структурой торфяных отложений характеризуются наличием сплавины, имеющей разное происхождение [4]. Датирование нижних горизонтов сплавин показало, что, несмотря на мощность (до 2–3 м), они являются весьма “молодыми” и характеризуются активным вертикальным приростом [4, 5]: Кочаки-1 – 615 ± 35 кал. л.н., Главное (Озерный-1) – 850 ± ± 35 кал. л.н., Любимое – 820 ± 100 кал. л.н., Телиптерисовое – 130 ± 60 кал. л.н. Полученные значения свидетельствуют об увеличении обводнения депрессий в указанные временные периоды, что могло привести как к затоплению придонных торфов и формированию сплавины на поверхности воды, так и к отрыву и всплыванию верхних слоев залежей.

Достаточно “молодыми” являются и “собственно сплавинные” болота (см. рис. 2в). Их образование связано с зарастанием поверхности карстовых озер торфяными плавнями. В процессе развития таких болот происходит увеличение толщины сплавины. При этом ее нижние части отделяются от основного “тела” и опускаются на дно или зависают в толще воды [4]. Такой путь заболачивания называется “top down” [31]. Датирование нижних горизонтов сплавин показало, что их возраст также соответствует второй половине субатлантического периода: болото Кочаки-4 – 1125 ± 60 кал.  л.н., болото Кочаки-2 – 735 ±  ± 55 кал. л.н. Высокое обводнение сплавин обеспечивает слабое разложение растительных остатков и интенсивный прирост торфа. Следует отметить, что такие болота образуются в наиболее глубоких депрессиях (до 10–20 м) [4].

Таким образом, водораздельные болота Среднерусской возвышенности имеют разный возраст. Они формировались в условиях разного увлажнения, преимущественно, в атлантический и субатлантический периоды.

Редкие для региона олиготрофные болота, состав растительности которых стал основанием для разработки “реликтовой” гипотезы их происхождения, приурочены к песчаным отложениям речных террас и склонов водоразделов. Специфичными для таких геоморфологических условий являются сосново-, березово-, кустарничково-сфагновые и осоковые (Carex elata) болота. Они развиваются в условиях слабого или умеренного увлажнения и характеризуются целостными залежами (см. рис. 2а).

Возникновение многих болот относится к концу бореального – началу атлантического периодов (7–9 тыс. кал. лет назад) (табл. 1). Наиболее “древними” являются болота, расположенные в долине р. Ока: болото Клюква – 9370 ± 100 кал. л.н., болота Орловского Полесья (болото во 2 квартале Льговского лесничества – 8250 ± 75 кал. л.н.), а также болото Клюквенное Брянской области (8010 ± 60 кал. л.н.) в долине р. Сев (приток р. Нерусса, западный скат Среднерусской возвышенности).

В течение атлантического периода продолжается заболачивание депрессий в долине р. Ока (болото Грушина Омшара – 7300 ± 40 кал. л.н.), образуются болота в долинах р. Псел (болото Клюквенное, Курская обл. – 7760 ± 80 кал. л.н.) и р. Матыра (болото Островок – 7635 ±  60 кал. л.н.).

Вторая “волна” активного заболачивания на исследованной возвышенности приходится на суббореальный период. К этому периоду относится образование болот на террасах рек Воронеж (болота Ступинское – 4640 ± 70 кал. л.н., Сосновка – 3745 ± ± 85 кал. л.н., Осинское – 2950 ± 90 кал. л.н.), Свапа (болото Моховое – 3660 ± 70 кал. л.н.), Ворскла (болото Дубино – 4100 ± 45 кал. л.н.), а также по склонам водоразделов долины р. Ока (болото у п. Жудерский – 3900 ± 80 кал. л.н.) [14].

Наиболее “молодыми” среди болот рассматриваемой группы являются экосистемы, возникшие в субатлантический период на террасах рр. Ока (болото Варушицы – 1790 ± 80 кал. л.н.), Воронеж (болото Лебяжье, в Липецкой области – 1580 ± 50 кал. л.н.; болото Лебяжье, Воронежский заповедник – 1275 ± 50 кал. л.н.) и Усмани (болото Клюквенное, Воронежский заповедник – 1230 ± 50 кал. л.н.; болото в квартале 1468, Воронежский заповедник – 2010 ± 55 кал. л.н.).

Таким образом, болотообразовательный процесс на песчаных отложениях речных террас и склонов водоразделов протекал в течение всего голоцена. Наиболее активно образование болот началось по западным и северо-западным границам Среднерусской возвышенности в бореальный и атлантический периоды. На восточных склонах возвышенности, на границе с Окско-Донской низменностью формирование болот началось позднее. Важно отметить, что болота этой группы формировались и в субатлантический период, особенно – в юго-восточной части возвышенности (Липецкая и Воронежская области).

Наиболее распространенными на Среднерусской возвышенности являются пойменные болота – их доля составляет не менее 85% от общей площади болот. Периодическое увлажнение аллювиальными водами обеспечило вертикальный прирост торфа и формирование целостных торфяных залежей (см. рис. 2а). Несмотря на обширные площади, пойменные болота подверглись интенсивному антропогенному воздействию, поэтому торфяные отложения большинства болот разработаны, а датировки, отражающие время образования торфов на разных глубинах, малочисленны. Полученные нами материалы показали, что возникновение пойменных болот на исследуемой территории также приурочено, в основном, к атлантическому и субатлантическому периодам голоцена.

К атлантическому периоду относится образование Большеберезовского болота – 7240 ± 80 кал. л.н. (пойма р. Непрядва, приток р. Дон), погребенных торфяников у д. Ретюнь (пойма р. Вырка, приток р. Ока) – 6300 ± 45 кал. л.н. (табл. 1 В) и Гришин пруд у с. Селихово (пойма р. Моховица, приток р. Неполодь, бассейн р. Ока) – 6830 ±  100 кал. л.н. [16, 35, 36]. Позднее, в суббореальном периоде образовалось болото Подкосьмово – 5025 ±  100 кал. л.н. (пойма р. Непрядва).

В субатлантическом периоде началось образование ныне погребенного торфяника Яковлевское (пойма р. Упа, приток р. Ока) – 2545 ± 50 кал. л.н. и Лупишкинского болота (пойма р. Дон, Тульская область) – 2220 ± 100 кал. л.н.

Однако, сравнение полученных нами данных с имеющимися в литературе [23, 27, 29, 33, 37] свидетельствует о начале образования болот в поймах рек в раннем голоцене, что позволяет рассматривать некоторые из них как наиболее “древние” экосистемы Среднерусской возвышенности. Активное заболачивание пойм продолжалось в течение всего голоцена. По этой причине пойменные болота являются наиболее распространенными.

С долинами рек связаны балки, поскольку их устья обычно впадают в пойму. Балочные болота являются “молодыми”, несмотря на значительную мощность торфяных отложений. Болото у с. Яковлево (долина р. Кобылья Снова) имеет мощность залежи 5 м, при этом на глубине 450 см возраст торфа – 2950 ± 90 кал. лет. Придонный образец торфа болота у д. Холм (долина р. Ока) на глубине 280 см имеет возраст 1250 ± 65 лет. Мощность торфяных отложений обусловлена интенсивным привносом минеральной составляющей, что обеспечивает вертикальный прирост залежи.

Проведенное обобщение имеющихся материалов и сравнение генезиса болот на разных элементах рельефа позволяет констатировать их отличия по времени возникновения.

Наиболее “древними” являются болота, возникшие в поймах рек, а также в понижениях на песчаных речных террасах и склонах водоразделов. Их развитие началось в пребореальном и бореальном периодах (10.7–8.8 кал. л.н.). В это же время отмечено начало болотообразовательного процесса в таежной зоне [8, 10, 11, 13, 15, 30, 32, 34]. При этом, на Среднерусской возвышенности этот процесс наиболее активно протекал в долинах рек (как в поймах, так и на террасах), приуроченных к западным скатам возвышенности. Основная часть Среднерусской возвышенности оставалась практически незаболоченной. В других лесостепных регионах, включая Западную Сибирь и Красноярский край [11, 20, 24], доля болот в этот период была также крайне низка, поскольку болотообразовательный процесс протекал только на приподнятых и защищенных от эрозии участках. В конце бореального периода образовались наиболее древние болота центральной части Приволжской возвышенности [3].

В атлантический период голоцена (8.8–5.7 тыс. кал. л.н.) происходило активное заболачивание депрессий в поймах рек, на террасах и водоразделах. В течение термического максимума голоцена образовалась значительная часть болот не только исследуемого региона, но и Евразии в целом [28, 30]. В частности, следует отметить возникновение большинства болот в это время на юге лесной зоны Западной Сибири, включая болота полосы подтайги [10, 11]. В южной Финляндии начало накопления торфяных залежей большого количества болот относится к периоду 8.0–7.3 тыс. кал. л.н. [32]. Следует отметить, что именно в этот период начинается заболачивание слабо- и умеренно-увлажненных карстово-суффозионных депрессий на водоразделах Среднерусской возвышенности. При этом, значительная часть таких понижений в это время представляла собой озера.

Изменение климатических условий в суббореальном периоде голоцена (5.7–2.6 тыс. кал. л.н.) способствовало постепенному обмелению карстовых озер, что привело к их последующему заболачиванию в субатлантическом периоде. Образование в этот период водораздельных болот подтверждает идею их “молодости” [4, 5]. При этом, гидрологический режим таких болот был различен, что обеспечило возникновение торфяных залежей различной структуры.

Пойменные, балочные и террасные болота также возникали в субатлантический период. Важно, что именно в суббореальном–субатлантическом периодах началось формирование многих болот в Канской лесостепи, а также островных “рямов” и займищ в лесостепи Западной Сибири [11, 24].

Сравнение времени возникновения болот на Среднерусской возвышенности с другими регионами свидетельствует о сохранении общей тенденции болотообразовательного процесса в голоцене: возникновение болот началось в таежной зоне, а затем распространилось в зону широколиственных лесов и лесостепные регионы. По этой причине болота в лесостепи являются более “молодыми”. При этом, спецификой Среднерусской возвышенности являются водораздельные карстово-суффозионные болота, возникшие в конце субатлантического периода и характеризующиеся активным вертикальным приростом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение времени возникновения болот на Среднерусской возвышенности показало, что болотообразовательный процесс начался в пребореальный и бореальный периоды голоцена в речных долинах, поэтому наиболее “древними” являются пойменные болота, а также болота песчаных террас и склонов водоразделов. В атлантический период образование болот продолжилось в карстово-суффозионных депрессиях на водоразделах. Избыточное увлажнение таких депрессий способствовало их последующему заболачиванию в субатлантический период. По этой причине самыми “молодыми” на рассматриваемой территории являются водораздельные болота.

Таким образом, несмотря на низкую заболоченность, болота на Среднерусской возвышенности формировались на разных элементах рельефа и в разные периоды голоцена. Это является основанием для мониторинга за состоянием болотных экосистем региона.