Условия сохранности органических остатков в условиях торфяников

Образование торфяниковых памятников — длительный процесс, связанный с заболачиванием водоемов (главным образом озер) и низменностей. К этому типу понижений относятся долины рек и лощины. В нижних слоях торфяников может присутствовать пресноводный ил — сапропель[2].

Простейшая схема заторфовывания местности выглядит следующим образом:[3]^:368,369

• Начальная стадия. Заболачивание суши или зарастание водоема, поступает достаточное количество грунтовых вод, формируются низинные болота с богатой растительностью.
• Вторая стадия. Происходит нарастание торфа, снижается грунтово-водное питание. Образуется болото переходного типа. Первый признак таких болот — появление сфагновых мхов.
• Третья стадия. Образование верхового болота. Водопитание здесь осуществляется за счёт атмосферных осадков. Эдификаторы болот — сфагновые мхи. Они могут быть с редким древесным ярусом.

Иногда развитие торфяника идёт по другому сценарию. Тогда болото будет состоять преимущественно из переходного, или даже из верхового типа торфов.[3]^:369

По мере накопления торфа образуются торфяные залежи, которые могут иметь прослойки. Развитая торфяная залежь представляет собой органогенное горное образование мощностью 6-8 метров, в отдельных случаях — 10 метров[4].^:121 Современные торфяные залежи представляют собой молодые поверхностные образования, возрастом около 12 тысяч лет[4].^:95

Торфяник отличается рядом факторов, способствующих сохранности органических материалов:

• обилие влаги со слабой проточностью замедляет испарение влаги из органики;
• низкая теплопроводность торфа дольше сохраняет низкие температуры;
• бедность торфа минеральными питательными веществами, затрудняющая деятельность растений;
• наличие в ряде слоев антисептических веществ, затрудняющее деятельность разлагающих микроорганизмов;
• наличие в глубинных слоях токсичных веществ, затрудняющее деятельность разлагающих микроорганизмов;
• отсутствие доступа кислорода на глубине свыше 15 сантиметров, затрудняющее деятельность разлагающих микроорганизмов.

Обилие влаги в торфяниках, лишенных доступа грунтовых вод, обусловлено их высокими абсорбентными свойствами и низкой водопроводимостью.[4]^:33

Влажность торфов составляет 90-95 %, несмотря на некоторые колебания, значения которых могут снижаться до 45 %. В торфах различных видов вода в течение 40 суток поднимается не более чем на 15 сантиметров, в то время как в минеральных почвах — более чем на полметра.

Сфагновые мхи имеют капиллярную структуру[4]^:105 (гиалиновые клетки) с хорошими абсорбирующими свойствами. Слаборазложившиеся сфагновые торфы способны поглощать до 1700 % влаги от сухой массы, а сильноразложившиеся — до 500—100 %.

Сфагнум обладает высокой гигроскопичностью, стерилизованный, он действует в три раза интенсивнее гигроскопической ваты.[5]^:357 Благодаря этому сфагновый торф способен поглощать даже водяные пары.

Недостаток кислорода в торфяниках связан с обилием влаги и её слабым передвижением. По мере накопления воды в торфе вода вытесняет и замещает воздух; иногда при уменьшении уровня воды в торфе образуются безвоздушные полости. Это значительно затрудняет деятельность разлагающих микроорганизмов:[4]^:34 актиномицетов, плесневых и дрожжевых грибов, которые относятся к аэробам.[4]^:98 Кислород сохраняется лишь в поверхностных слоях,[4]^:34 где содержание его незначительно (12 мг/м³). Доступ кислорода к верхним слоям торфа увеличивается в редкие периоды его пересыхания, мощность такого слоя составляет от 0,15 до 1 метра, и уменьшается с течением времени. Отсутствие кислорода препятствует не только разложению органики, но и другим окислительным процессам (образованию ржавчины, патины и т. д.)

Активность аэробных разлагающих микроорганизмов обусловлена также климатическими особенностями. В более сухие периоды жизнедеятельность их становится интенсивнее, они размножаются быстрее, вследствие этого откладываются торфа более высокой степени разложения. Во влажном бореале активность аэробных микроорганизмов была понижена.[4]^:99

Низкие температуры на болотах связаны с моховой растительностью, обладающей плохой теплопроводностью, температура в корневом слое растений всегда ниже на 3-4 градуса. Низкая теплопроводность торфяников ведет к образованию на них ночных заморозков, температура нижних переохлажденных слоев и верхних нагретых — не выравнивается. Весной торф оттаивает медленно, раннее наступление и позднее прекращение заморозков приводит к тому, что существовать на болоте могут только растения с непродолжительными фазами развития, такие как сфагнум.[4]^:35

Наличие в сфагнуме фенолов, которые подавляют деятельность микроорганизмов, ведет к замедлению разложения органики на торфяниках. Антисептическая способность сфагнов такова, что они используются в медицине как перевязочный материал при гнойных ранах.[5]^:356

В целом, процессы разложения в сфагновых торфяниках, несмотря на значительное замедление, не прекращаются даже в глубоких слоях залежи (до 6 м), близких к вечной мерзлоте. Выделение метана из нижних слоев и образование сероводорода свидетельствует о медленных процессах вторичного разложения без участия кислорода. В данном случае деятельность микроорганизмов гораздо менее активна и протекает за счет продуктов раннего разложения органических остатков другими микроорганизмами.[4]^:98

• Болотные люди