какое растение образует торф
Торф, образование, свойства, виды, добыча и применение
Торф, образование, свойства, виды, добыча и применение.
Торф – это полезное ископаемое, осадочная рыхлая горная порода, вид ископаемого топлива, образовавшееся в процессе гниения растений в болотистой местности.
Описание, состав и характеристика торфа:
Торф – это возобновляемое полезное ископаемое и возобновляемый источник энергии.
Торф залегает на поверхности Земли или на глубине нескольких десятков метров под покровом минеральных отложений.
Степень разложения торфа изменяется в пределах от 1 до 70 %. В зависимости от степени разложения торфа различают торф слаборазложившийся (до 20 %), среднеразложившийся (20-35 %) и сильноразложившийся (свыше 35 %). Максимальная величина степени разложения встречается у древесных и древесно-травяных групп торфа, минимальная – у моховых.
Торф по содержанию золы классифицируется на малозольный ( 10 %). Высокая зольность характерна для низинного типа, низкая – для верхового торфа.
Химический состав и свойства торфа напрямую зависят от его типа, ботанического состава и степени разложения. В состав торфа входят следующие химические элементы : углерод – 48-65 % от органической массы (Органическая часть торфа это сухое вещество без учета золы), кислород – 25-45 %, водород – 4,7-7 %, азот – 0,6-3,8 %, сера – до 1,2 % (в редких случаях – до 2,5 %), кальций – до 5 %, а также оксид кремния – до 43 % от массы золы, оксид кальция – до 40 %, оксида алюминия – до 12 %, оксида железа – до 13%. Также присутствуют микроэлементы: цинк – до 250 мг/кг, медь – 0,2-85 мг/кг, кобальт – 0,1-10 мг/кг, молибден – 0,1-10 мг/кг, марганец – 2-1000 мг/кг. В компонентном составе органической массы торфа содержание битумов (бензольных веществ) составляет 1,2-17 %, водорастворимых и легкогидролизуемых веществ – 10-60 %, целлюлозы – 2-10 %, гуминовых кислот – 10-50 %, лигнина (негидролизуемого остатка) – 3-20 %.
Химический состав торфа, достигшего предельной степени разложения (около 70 %), отличается минимальным содержанием целлюлозы, водорастворимых и легкогидролизуемых веществ. В таком торфе уже почти исчерпан энергетический материал для биохимических процессов.
Мировые запасы торфа огромны и по разным оценкам составляют от 250 до 500 миллиардов тонн. Он покрывает около 3 % площади суши. При этом в северном полушарии торфа больше, чем в южном. Заторфованность растёт при движении к северу.
Образование торфа:
Процесс торфонакопления не заканчивается, а происходит постоянно. Средняя скорость образования и накопления торфа различна и зависит от преобладающих исходных растительных группировок, географической и климатической зональности, гидрологических и других условий и изменяется от 0,2-0,4 мм (болота лесотундры) до 1 мм (хвойно-широколиственная подзона) в год. Современные торфяные залежи сформировались за 10 000 – 12 000 лет.
Образование торфа
Горная порода, тип почвы, горючее, удобрение, природный фильтр, сырье для медпрепаратов – всеми этими определениями характеризуется полезное ископаемое под названием торф. Такое количество трактовок связано с обширной географией месторождений, большим разнообразием видов ископаемого, множеством способов добычи и богатым химическим составом. Но главное – это уникальные свойства торфа, обусловившие широту сфер его использования.
Что такое торф
Торф – это разновидность ископаемых, относящихся к классу твердых каустобиолитов (горючих пород органического происхождения). Состоит из остатков болотных растений, подвергшихся частичному разложению в особых условиях. Содержит около 50% углерода.
Механизм образования торфа
Образование торфа происходит в результате разложения флоры, произрастающей на болотах. В таких местах наиболее благоприятные условия для зарождения полезного ископаемого. При ограниченном доступе кислорода в формировании породы активно участвует избыточная влага, представленная подземными, наземными и осадочными водами.
Стоит подробно рассмотреть образование торфа на примере сфагновых болот. Сфагнум – это болотный мох, принимающий активное участие в образовании торфа из-за своей способности впитывать много влаги. При росте мха происходит регулярное обновление верхушек растения с отмиранием его нижних слоев, богатых карболовой кислотой, которая значительно замедляет процесс гниения. Фрагменты других растений, соседствующих со сфагнумом, в таких условиях также разлагаются крайне медленно. Этому способствует и недостаток кислорода. Год за годом полуразложившиеся останки наслаиваются друг на друга, в результате чего получается торф.
Основные понятия и показатели, характеризующие ископаемое:
Виды торфа и их характеристика
Порода классифицируется по ряду признаков.
По степени гумификации
По характеру залегания
Процесс образования торфа не прекращается никогда. В итоге получается, что нижняя часть останков растений переработалась много веков назад, а верхние участки еще находятся на различных стадиях разложения. Поэтому в первую очередь торф классифицируется по характеру залегания на верховой, низинный и переходный.
Верховой торф преимущественно образуется в результате разложения хвойных пород деревьев, пушицы, сфагнума, багульника и вереска. Это недостаточно сформировавшая крупноволокнистая масса, в которой еще происходят активные физико-химические превращения. Такая порода всего на 2% состоит из зольных элементов, она бедна на кальций, чем и обусловливается ее кислая реакция. Чего в полезном ископаемом в избытке, так это влаги, высокий уровень которой поддерживается дождями и снегопадами.
Низинный включает в основном перегнившие осоку, ольху и зеленые виды мха. Представляет собой полностью разложившуюся массу, характеризующуюся нейтральной реакцией, в редких случаях – слабокислой. Этот вид, по сравнению с верховым, содержит 6 – 18% зольных составляющих. Высока и доля органики – от 70%. Образуется преимущественно в болотах, находящихся в оврагах, у русел рек. Наличие грунтовых источников, воды которых богаты минералами, обеспечивает ископаемому высокий показатель зольности.
Переходная разновидность представляет собой несформированный низинный торф или переходную прослойку между двумя основными видами. Зольность такой породы составляет 3-5%.
По характеру залегания виды торфа получили не совсем точные названия. Так, верховое ископаемое не всегда обнаруживается у поверхностей болот, а низинное – возле дна. Но можно смело утверждать, что обедненная порода обычно располагается в регионах с неблагоприятными климатическими условиями, бедной флорой. Зачастую это равнинные болота, под которыми не имеется источников. Подобные водоемы пополняются только благодаря талому снегу и дождевой воде.
По способу добычи
Наши предки пользовались единственным способом – копанием с помощью лопаты. Современники добывают торф с помощью различных технических устройств.
Гидроторф добывают путем размывания струей высокого давления. «Разбитую» таким образом массу извлекают торфоотсосом. Это довольно сложный и затратный способ, поэтому оправдан только в крупных хозяйствах.
Добыча фрезерторфа осуществляется с помощью фрезерного барабана, которым срезаются слои породы на открытых участках. Данным способом извлекают 80% ископаемого в мире. Первую позицию по его добыче занимает Финляндия, за ней идут Латвия, Швейцария, Ирландия и Канада. Наша страна также входит в десятку лидеров. Самыми богатыми на породу являются Архангельская, Владимирская, Московская, Нижегородская, Тверская области, Пермский край.
Экскаваторное ископаемое добывается с использованием дискового экскаватора, а резной торф получают путем срезания вручную острым инструментом.
Добытую породу подвергают сушке. Ее куски размещают на хорошо освещенных местах и оставляют до полного испарения влаги. При работе в болотистых местностях приходится отсасывать лишнюю воду на начальных стадиях добычи. В противном случае техника увязнет. Кроме того, перед началом работ поверхность полностью очищается от растений.
По показателю зольности
Одной из важнейших характеристик торфа является процент его зольности, в зависимости от которого торф бывает:
Каким бы ни было происхождение торфа и способ его добычи, человек непременно найдет ту нишу в хозяйстве, где определенная разновидность породы принесет максимальную пользу. Это превосходное биотопливо, которое не загрязняет окружающую среду, совершенно безвредное и недорогое минеральное удобрение для растений, органическое сырье для производства фармпрепаратов, эффективный утеплитель для строений. Список сфер применения торфа велик, и в каждой из сфер будут уместны такие характеристики, как «экологичный», «безвредный», «природный», «приемлемый по цене». Стоит также отметить способность полезного ископаемого служить естественным фильтром для природной воды. В век, когда все доступное ассоциируется со сплошной химией, использование этой породы заслуживает особого внимания.
Верховой и низинный торф
На фото — торфяная почва верхового болота, вскрытая в нескольких километрах к северо-востоку от города Губкинский Ямало-Ненецкого автономного округа. До глубины как минимум 70 см эта почва состоит из светло-бурых остатков мха сфагнума — так называемого торфяного горизонта. Родовое название мха Sphagnum восходит к греческому σφάγνος — «губка». И действительно, по своей консистенции эта почва очень походит на мочало.
Колонка выбуренной торфяной почвы низинного болота, выложенная на траве. Верхние 20 см выкопаны лопатой. Почва темная, потому что разложившийся торф превратился в перегной. Фото © Ольга Шопина, Егор Николаев, Иван Семенков, Национальный парк «Смоленское Поозерье», сентябрь 2020 года
Торфяные почвы традиционно делят на почвы верховых и низинных болот. Торф верховых болот, как правило, более светлый. При его сжигании остается очень мало золы (не более 6%; см. Зольность), так как сфагнум содержит очень мало макро- и микроэлементов. Связано это с тем, что вода верховых болот поступает исключительно сверху, с осадками из атмосферы (поэтому болото и «верховое»). Напротив, торф низинных болот, формирующихся за счет поступления грунтовых вод, обычно темный и богат макро- и микроэлементами, которые вымываются при контакте с почвой и разнообразными породами. На таких низинных болотах обитают растения, которые в своих тканях накапливают минеральные вещества, поэтому при сжигании низинного торфа остается больше золы.
На главном фото уместились лишь четыре вершка (один вершок равен 4,445 см или 1/48 сажени) торфяной почвы, так как сочащаяся вода всё равно быстро бы заполнила углубление. В левой нижней части снимка едва заметна прозрачная лужица. Это и есть те самые просочившиеся воды. Из-за этих почвенных вод (верховодки, или грунтовых вод) почвоведам, вместо того чтобы копать полноценные разрезы, иногда приходится довольствоваться выбуриванием небольших по диаметру скважин. Из-за механического воздействия структура образца, полученного при бурении, часто нарушается. Кроме того, по такому небольшому кусочку (диаметр почвенных буров обычно не превышает 5–10 см) практически невозможно понять, какая граница между почвенными горизонтами — ровная, наклонная или иная.
На главном фото более темная верхняя часть профиля (мощностью 6 см) состоит из живого сфагнума. А вот ниже, помимо буровато-желтого торфа, из сфагнума видны белые корни осок. Примечательно, что сфагнум в этой почве практически не потерял своего морфологического строения — лишь листочки отвалились. Но бывает, что даже листочки остаются.
Слабо разложившийся сфагнум. Фото © Иван Семенков, Сибирские увалы, в нескольких километрах к северо-западу от города Ноябрьск, 2017 год
Торфяные почвы верховых болот — одни из самых кислых в природе (см. Кислотность почвы). Связано это с низким содержанием макро- и микроэлементов, прежде всего металлов (натрия, калия, кальция, магния, железа и алюминия) — как в болотных водах, так и в сфагнуме. Из-за бедности питательной среды органические кислоты, образующиеся при разложении сфагнума, поддерживают очень кислую реакцию. Небольшое количество катионов, находящихся в воде верховых болот, не способно нейтрализовать эти кислоты. В результате в почвах верховых болот pH опускается до 3–4. В таких кислых условиях, да еще и в постоянной прохладе или даже холоде (торфяные почвы в основном приурочены к холодному климату), почти не живут никакие микроорганизмы, поэтому сфагновый торф асептичен. Во время Великой Отечественной войны из-за нехватки ваты для перевязки использовали сфагновый торф.
Верховые болота еще называют олиготрофными болотами (от греч. ὀλίγος — «немногий», «незначительный» и τροφή — «питание»). Из-за бедности субстрата на верховых болотах способны жить лишь самые неприхотливые растения, такие как сфагнум, клюква, росянки. Последние даже приспособились получать дополнительное питание, превратившись в хищников (см. статью Хищные растения на охоте и ловле).
Цветной ковер растительности, растущей на торфяной олиготрофной почве небольшого болотного возвышения. Основа ковра — сфагнум. Красные ягодки и нитевидные растения с маленькими игольчатыми листочками — клюква. Овальные голубовато-зеленые листья принадлежат голубике, а более крупные немного рассеченные и в некоторых местах ставшие бордовыми — морошке. В нижней части слева от центра видны округлые пожелтевшие листочки карликовой березы. Фото © Иван Семенков, Сибирские увалы в нескольких километрах к северо-западу от города Ноябрьск. 2017 год
В торфяных почвах низинных болот много макро- и микроэлементов, поэтому при разложении органического вещества образуется хорошая питательная среда, благоприятная для жизнедеятельности микроорганизмов. Низинный торф нельзя использовать в медицине, зато он активно идет на обустройство садов, газонов и огородов. Хорошо разложившийся торф низинных болот превращается в однородную черную или темно-коричневую субстанцию — перегной. Именно его, под названием «чернозем» или «торфогрунт», привозят к вам на участок или продают в супермаркетах.
Сфагновый ковер на торфяной олиготрофной почве небольшого болотного понижения. Здесь основная часть устлана исключительно сфагнумом от зеленого до коричневатого оттенка. Слева и справа вверху к нему еще подмешиваются осоки. А в наиболее низких частях (в правой части фото), где для сфагнума мокровато, видны практически незадернованные лужицы. Фото © Иван Семенков, Сибирские увалы, в нескольких километрах к северо-западу от города Ноябрьск, 2017 год
Торфяные почвы содержат большое количество органического вещества и входят в число главных хранилищ углерода на нашей планете (наиболее обширные массивы торфяных почв встречаются в Западной Сибири). Поэтому осушение болот, добыча и сжигание торфа приводят к поступлению в атмосферу углерода в виде углекислого газа.
В международной классификации почв торфяные почвы верховых и низинных болот вместе с почвами под мангровыми лесами образуют группу Histosols (от греческого ἱστός — «ткань»), так как в этих почвах нередко сохраняются остатки исходного растительного материала. Общая площадь Histosols составляет около 325–375 млн га. Большинство из них находится в Арктике, Субарктике и бореальной зоне, и только около одной десятой всех Histosols встречается в тропиках. Все Histosols тяготеют к слабо дренированным территориям с близким залеганием грунтовых вод — еще менее дренированным, чем у глеезёмов (см. картинку дня Глеезём: когда постоянно сыро).
Карта распространения Histosols. Красный цвет — Histosols доминируют (занимают более 50% территории). Зеленый — встречаются часто (покрывают 25–50% территории), но не являются преобладающими. Желтый — встречаются как сопутствующие (покрывают 5–25% территории). Белый — встречаются очень редко или отсутствуют (покрывают менее 5% территории). Такие критерии являются стандартными на почвенных картах, подготовленные по методике Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО). Рисунок с сайта fao.org
Фото © Иван Семенков, несколько километров к северо-востоку от города Губкинский Ямало-Ненецкого автономного округа, 2011 год.
Не секрет: появилось свободное время, вдохновение и, кажется, я, наконец, научился писать о почвах понятным обывателю языком.
Читал, как перевязочный материал использовали высушенный сфагнум (а не торф), так как он содержит антисептические вещества и впитывает всю влагу. Но там надо смотреть источники.
Добавлю про сфагнумы. Они могут расти не только в классических болотах в общепринятом представлении, как во впадинах и иных депрессиях, образуемых понижениями земной поверхности. Иногда может быть наоборот. Запомнились сфагнумовые покрытия на склонах отрогов вулкана Шивелуч, самого северного действующего вулкана Камчатки. Мы с товарищем должны были пересечь несколько его отрогов косым траверсом на высоте примерно 500-700 метров над уровнем моря. Дело это трудное из-за сильного зарастания практически непроходимым кедровым стлаником. Поэтому с очередного отрога приходилось просматривать маршрут вперед на пару отрогов, и намечать, где можно пройти. С подъемом и постепенным ростом высоты с очередного отрога впереди открылись пара отрогов с протяженными светлыми проплешинами горной тундры, с ягельным, как показалось, покрытием по верхам этих отрогов, чему мы чрезвычайно обрадовались и взяли курс на светлые ягельные проплешины. Приходилось спускаться в межотроговые заросли, конечно. Наконец, достигли отрога, который издали обещал ягельное покрытие и хорошую проходимость.
Ещё на подъеме, не доходя до проплешин лысой вершины отрога несколько десятков метров, выяснилась причина светлого оттенка растительного покрытия. Это оказалась не трава и не ягельная горная тундра. Верхнюю линию отрога и часть склона покрывал толстый ковер сфагновых мхов. Таких же точно, что попадаются возле болот пышными толстыми коврами. Но сфагнум этого места превышал всякое вероятие. Нога проваливалась в него как минимум по колено. Ради эксперимента мы погружали в сфагнум руку до плеча и захватывали рукой нижние части «стеблей» сфанума, выдергивая большой сноп из мест поглубже. Поднятый до уровня груди, сноп из длинных пучков свисал до земли. Длина сфагнума явно превышала метр. Светло-зеленый сверху, пучок сфагнума становился книзу белёсым и внизу совсем белым, свисая к сапогам огромной седой бородой. Покрытие местности было ровным и однородным – ни травинки, ни кустика, только ровный сфагновый ковер неимоверной толщины. Медленно, шаг за шагом по этим чудовищным мхам, добрались до вершинной площадки, за которой склон перегибался на другую сторону и уходил вниз. Толщина мха на самой вершине оказалась поменьше, но всё равно сфагнум рос глубоким, до верха сапог ковром.
К сожалению, это было в доцифровую эпоху, остались только цветные слайды на слайдовой фотопленке с изображением этих снопов сфагнума, как мы их держим рукой возле груди, а снопы свисают до земли. Но никак не оцифрую все эти коробки скопившихся слайдов. Так бы выложил показать, как это выглядело вживую.
Но никак не оцифрую все эти коробки скопившихся слайдов. Так бы выложил показать, как это выглядело вживую.
Из чего образуется торф: происхождение торфа
Ежегодный рост растений на болотах и отмирание их приводит к накоплению и неполному распаду всей этой фитомассы, причем, весь этот процесс происходит при недостаточном доступе кислорода и избыточном увлажнении, собственно, это все то, из чего образуется торф. Отмершие растения на первых этапах подвергаются биохимическому разложению, то есть, происходит значительная потеря в весе при интенсивной работе микроорганизмов. Данный процесс разложения заканчивается на глубине от 20 до 90 сантиметров — в торфогенном слое. Процесс разложения растительных остатков под воздействием почвенных организмов и микроорганизмов грибов и бактерий, а также беспозвоночных животных обычно происходит в теплый период года, при низком уровне грунтовых вод.
Конечно, степень и скорость разложения биомассы напрямую зависит от вида растений и их химического состава, а именно, содержания азота, протеина, кальция, водорастворимых органических соединений, легко гидролизуемых углеводов. Более того, на степень разложения биомассы влияет кислотность среды, климатические условия, воздухонасыщенность и водонасыщенность торфогенного слоя, к тому же состав минеральных веществ тоже является компонентом всей той биомассы, из чего образуется торф. Кстати, только от 8 до 33 процентов всей этой гремучей смеси превращается в торф. А вот остальные 92-67 процентов биомассы разлагаются до полной минерализации и усваиваются растущими растениями и улетучиваются в атмосферу, либо вымываются потоком воды.
Тот малый процент уже образовавшегося торфа захоранивается в виде накапливающейся фитомассы и постепенно выводится из торфогенного слоя, изолируясь от воздушной среды. Разложение растительных остатков в нем уже не происходит и он сохраняет свои химические и физические свойства на протяжении тысячелетий. Конечно, о средней скорости накопления торфа предположить сложно, потому как она зависит от растительных группировок, климатической и географической зональности. При опускании земной коры, торф захоранивается под новыми осадками, что приводит к его уплотнению и изменению, то есть, образованный торф превращается в бурый уголь, а потом в каменный.
Существуют несколько разных видов торфа, каждый вид отличается составом и видом растений, из которых он образован, также от условий их разложения. К примеру, торф низинный и переходной образуется из перепревших древесных и травянистых растений, таких как ольха, осока, зеленый мох и другие растущие растения на болотистом месте. Вы даже не представляете, из чего образуется торф верховой! Он в своем составе содержит остатки ароматного болотистого цветка багульника, пушицы и сфагновых мхов, а так же немного песка.
У верховного торфа повышенная кислотность и низкая зольность, а у низинного и переходного все наоборот, высокая зольность и слабокислая реакция среды. Степень разложения торфа определяется количеством продуктов распада. Специалисты различают сильноразложившийся, где 35 процентов находятся в периоде распада, среднеразложившийся от 20 процентов и слаборазложившийся около 20. Таким образом, из чего образуется торф Вы знаете, теперь не лишним будет узнать, где он применяется.