Одним із водних об'єктів суші є болота. Болотом називається природне утворення, яке постійно перебуває в стані застійного або слабопроточного зволоження і в якому відбувається накопичення органічної речовини у вигляді торфу. До цієї ж категорії природних утворень відносяться й заболочені землі.

Походження боліт пов'язане з заростанням водойм (озер, водосховищ, ставків) або з заболочуванням суші (головний вид утворення боліт) [13].

Виникнення боліт шляхом заболочування суші обумовлене співвідношенням на її території складових водного балансу (опади, випаровування, стік) та сприятливій геоморфологічній будові місцевості (западини, низини), які створюють умови для застійного або слабопроточного водного режиму й акумуляції на поверхні суші надмірної вологи (рис. 1.1). Заболочування ділянок суші відбувається під впливом певних гідрологічних факторів наприклад, наявність водонепроникних порід та підземних вод).

Рис. 1.1. Заболочування суші [13]

Виділяють два основних види заболочування суші: затоплення і підтоплення території. Затоплення пов'язане з переважанням атмосферних опадів над випаровуванням за відсутності дренажу, або з незначним поверхневим стоком в умовах зниженого рельєфу місцевості. Підтоплення території пов'язане з підвищенням рівня ґрунтових вод (після спорудження, наприклад, гребель на річках або внаслідок надмірного зрошення значних територій) [13].

Утворення боліт супроводжується накопиченням органічного матеріалу на поверхні ґрунту. Надлишок вологи в ґрунті спричинює погіршення кисневого і мінерального живлення рослин, внаслідок чого порушуються процеси розкладання органічних решток рослин, відбувається виділення гумінових кислот і консервація органічного матеріалу. Останній ущільнюється, деформується і поступово Перетворюється в органічну породу — торф, який характеризується значною водопроникністю і вмістом води (88-97% за об'ємом). Болото можна ототожнити з торфовищем, котре має шар торфу не менше 30 см і вкрите специфічною рослинністю. Надмірно зволожені ділянки земної поверхні з шаром торфу завтовшки менше 30 см називають заболоченими землями. Процеси утворення боліт характерні для умов холодного та теплого клімату на рівнинах і гірських схилах, але інтенсивність їх у різних кліматичних й орографічних умовах залежить від двох основних чинників: зволоженості території та кількості тепла.

Озерами називаються заповнені водою заглиблення поверхні суходолу, які не мають безпосереднього зв’язку з водами Світового океану. Вони, здебільшого, поширені в областях вологого клімату, там де є значні за розмірами низовини та безстічні улоговини. Найчастіше озера зустрічаються в районах, які зазнали впливу четвертинного зледеніння, у північних частинах Євразійського та Північноамериканського континентів, де займають близько 2% їх території.

Глибина озер досягає десятків і сотень метрів. Найглибшим у світі є озеро Байкал (1741 м), в якому зосереджено 23 тис. км³ прісної води, що становить п’яту частину світових запасів [4].

Виникнення озерних западин зумовлене різноманітними ендогенними та екзогенними процесами (табл. 1.1). Самостійну категорію складають озера, створені людиною (водосховища).

У таблиці 1.1 назви груп та типів вказують на походження озерних улоговин і на геологічний фактор, який спричинив їх виникнення. Проте, утворення таких улоговин здебільшого пов’язане не з одним, а з декількома геологічним процесами.

Таблиця 1.1 Генетична класифікація озерних улоговин

Наприклад, озерні улоговини, розташовані в долинах рік, мають два схили, утворені ерозійною діяльністю ріки, а третій – загатний схил (гребля), пов’язаний з обвалом гірських порід.

Серед ендогенних улоговин виділяються улоговини, які утворилися внаслідок виверження вулканів, землетрусів та тектонічних процесів. Вершини вулканів, здебільшого, характеризуються наявністю лійкоподібних западин – кратерів, в яких накопичується вода. Такі кратерні озера ізометричної форми, шириною в декілька сотень метрів і глибиною до десятків метрів. У діючих вулканах озера при черговому виверженні можуть виплескуватися, а в потухлих вони існують тривалий час та називаються маарами. На схилах вулканів мають місце численні западини, виникнення яких пов’язане з викидами газів, пари води та гарячої води. Такі западини називаються фумарольними та гейзерними улоговинами, які також слугують місцем зародження озер. Окрім зазначених западин на схилах

Назва груп і типів улоговин указує на їх походження, на той геологічний фактор, що обумовили їх появу. Утворення озерних улоговин іноді пов'язане не з одним, а з декількома геологічними процесами. Наприклад, озерні улоговини, розташовані в долинах рік, мають два схили і дно, утворені текучою водою, а третій схил гребельний, пов'язаний з обвалом.

Серед ендогенних улоговин виділяються улоговини, пов'язані з виверженнями вулканів, землетрусами і тектонічними процесами. Вершини вулканічних гір бувають увінчані воронкоподібною западиною - кратером. Кратерні озера найчастіше округлої форми, мають ширину в сотні метрів, глибину в кілька десятків метрів. Озера в діючих вулканів непостійні, при черговому виверженні вода з них може вихлюпуватися [27].

У кратері погаслих вулканів утворяться довгостроково існуючі озера - маари. На схилах вулканів часто виникають невеликі западини, зв'язані з викидами газів, пар води і гарячої води, - це фумарольні і гейзерні улоговини. Крім цих улоговин на схилах вулканів, у долинах рік і струмків зустрічаються улоговини, зв'язані з лавовими, туфолавовыми або навіть вулканічними грязьовими потоками (лахарами), що перегороджують русла рік і струмків. До числа лавово-гребельних озер відноситься найбільше на Кавказу оз. Севан (Вірменія).

Утворення улоговин екзогенної категорії зв'язано з провалом гірських порід, розташованих над підземними порожнинами, створеними процесами вимивання і вилудження легкорозчинних порід (карстові улоговини). Озера в цих улоговинах звичайно невеликі, вода в них може зникати. Найбільш поширені в долинах рік і струмків гребельні улоговини. Їх розділяють за походженням гребель на: обвальні, льодовиково-моренні і навіть біогенні, якщо утворення гребель зв'язане з діяльністю тварин або рослин. Усі ці озера мають різко подовжену овальну форму.

Серед тектонічних озерних улоговин найпоширенішими є улоговини, утворені в значних за розмірами грабенових, рифтових структурах та зонах розломів. Озера в таких улоговинах мають видовжену форму, і їх довжина значно перевищує ширину. Класичним прикладом таких озер може бути озеро Байкал.

Утворення улоговин екзогенної категорії пов’язане з провалами гірських порід над підземними порожнинами, створеними процесами вимивання та вилуговування легкорозчинних гірських порід. Такі улоговини називаються карстовими, а озера, розташовані в них, здебільшого, невеликі за розмірами. Найпоширенішими серед екзогенних озер є озера, сформовані в процесі перегородження долин рік та струмків природними загатами (греблями). Залежно від походження загат серед них розрізняють: обвальні, льодовиково-моренні і навіть біогенні, якщо утворення загати пов’язане з діяльністю тварин або рослин. Всі ці озера характеризуються різко видовженою формою та невеликою глибиною [13].

Другою важливою умовою виникнення озер є джерело водної маси. Більшість озер живляться за рахунок поверхневих вод – рік та атмосферних опадів, які заповнюють озерні улоговини. Проте, в деяких озерах, особливо тектогенної групи, основним джерелом водної маси є підземні води.

Класифікація озер і боліт

Озера — це природні водойми, які утворилися в поглибленнях суші (котловинах) і заповнені в межах свого ложа прісними або солоними водами. Котловини озер за походженням поділяють на тектонічні, льодовикові, річкові (стариці), приморські (лагуни, лимани), провальні (карстові, термокарстові), вулканічні (у кратерах згаслих вулканів), завально-запрудні.

Існують також реліктові, або залишкові озера, які утворилися внаслідок відокремлення їх від моря і, відповідно, водна масса таких озер має морське походження.

Гідрологічний режим озер (збільшення та зменшення води) тісно пов’язаний з кліматичними особливостями районів їхнього розташування. За гідрологічним режимом усі озера можна поділити на три групи: безстічні, проточні та озера з перемінним стоком [4].

Безстічні озера поширені в областях аридного (сухого) та семіаридного (посушливого) клімату. Вони живляться за рахунок рік, тимчасових потоків або атмосферних опадів та не мають стоку, а втрачають воду тільки внаслідок випаровування.

Проточні озера поширені здебільшого в областях гумідного (вологого) клімату та живляться водами рік і атмосферних опадів.

Характерною особливістю таких озер є те, що окрім випаровування, вони також віддають воду через ріки та струмки, які з них витікають, або шляхом підземного стоку.

Озера з перемінним стоком – це періодично проточні озера, з яких стік води відбувається лише в періоди високих вод.

Водний баланс та клімат відіграють основну роль у формуванні хімічного складу озерних вод. Так, наприклад, морські води реліктових озер з проточним гідрологічним режимом і розташованих в гумідній кліматичній зоні, можуть поступово замістись прісними поверхневими водами атмосферного походження. В безстічних озерах областей аридного клімату, де відбувається інтенсивне випаровування, спостерігається збільшення солоності води.

Мінералізовані озера діляться на хлоридні, сульфатні та карбонатні. Хімічний склад озерної води значною мірою визначається характером осадконакопичення. В озерній воді містяться також тонкі глинисті та пилуваті частинки, які приносяться в озеро поверхневими та підземними водами або вітром. Дуже багато, особливо у водах прісних озер, органічних речовин (водоростей, дрібних планктонних організмів, тощо) [24].

Для органічних та неорганічних суспендованих речовин характерна кліматична сезонність. У весняний, літній та осінній періоди різко збільшується кількість органічних речовин, а неорганічних – весною та осінню. Взимку вміст органіки та мінеральних часток у воді різко зменшується.

Залежно від характеру руху води озера діляться на проточні та застійні. Перші, здебільшого, приурочені до долин рік і рух води в них зумовлений рухом маси річкової води. Окрім постійних течій в озерах також відбуваються тимчасові переміщення води, пов’язані з вітровими хвилями. Висота хвиль в озерах, здебільшого, незначна, але іноді може досягти 5 м. При різкій зміні атмосферного тиску або при сильному вітрі певного напрямку виникають так звані сейші – хвилі, які утворюються при переміщенні великих мас води від одного берега до іншого, при цьому перший частково осушується, а протилежний – затоплюється. У великих озерах рух води може бути спричинений нерівномірним нагріванням поверхні води сонячним промінням.

У застійних озерах переміщенню підлягають тільки води поверхневих шарів. Води глибоких горизонтів залишаються нерухомими, при цьому вертикальна циркуляція відсутня і в придонній частині, де відбувається інтенсивний розклад органічної речовини, утворюються сірководень, вуглекислий та інші гази.

Геологічна діяльність озер складається з абразії (руйнування, розмивання) берегів та дна, перерозподілу матеріалу в середині водоймища і накопичення осадків на дні та схилах улоговини.

Характер та інтенсивність геологічних процесів залежить від типу та розмірів озерної улоговини, динаміки і складу води, а також від інтенсивності розвитку біоти [24].

Озерна абразія, або лімноабразія, пов’язана з рухами води і, насамперед, з вітровими хвилями. Існує певна залежність між розмірами озера, висотою хвиль і інтенсивністю руйнування берегів. У відносно невеликих озерах зі статичним дном та встановленим рівнем води лімноабразія мінімальна, тому що береговий абразійний профіль в них уже сформований, абразійні уступи віддалені на недосяжну для хвиль відстань і робота в даному випадку зводиться лише до подрібнення відкладів зони пляжу. В озерах загатного типу на початкових стадіях розвитку, особливо в період накопичення води, абразія досягає найвищого ступеня. Відбувається інтенсивне розмивання берегів та загати (греблі), іноді до повного знищення останньої і зникнення озера.

У протічних озерах можливе розмивання дна. Загалом лімноабразія поступається ерозії і руйнівній роботі морів та океанів, що, мабуть, спричинене значним розвитком прибережної рослинності.

Уламковий матеріал, який надходить у озеро при руйнуванні берегів або приноситься водами поверхневого стоку, сортується за розміром і розноситься хвилями та течіями по всьому водоймищу, а загалом осідає на дно та перемішується з органогенними і хемогенними осадками, які утворюються безпосередньо в озері.

В Україні карстові озера є на Поліссі і в деяких регіонах степової зони. Одне з найбільших — оз. Світязь, що знаходиться на Волині. Утворення котловини цього озера пов'язане з розмиванням крейдяних порід, внаслідок чого і утворилось поглиблення земної поверхні [4].

У степовій зоні біля м. Слов'янська є невеликі за площею озера (Вейсове, Ріпне, Сліпне), їх котловини заповнились водою після розмивання покладів солі, близько розташованих до поверхні землі. Завально-запрудні озера утворюються внаслідок завалу гірською породою ущелин або річкових долин. Вони характерні для гірської місцевості. До найбільших (площа 700 м², глибин л 16 – 24 м) таких озер належить оз. Синєвір, що знаходиться на висоті 988 м в Українських Карпатах. У Закарпатті налічується близько 137 завальних за походженням озер загальною площею 3,69 км². На території Українських Карпат до вулканічних, або кратерних, належать озера Липовецьке, Синє та Ворочівське. Болота прийнято ділити на дві великі групи — заболочені землі (із незначним шаром торфу) і торфові болота. До заболочених земель відносяться такі типи боліт: торфові болота арктичної тундри, очеретяні та осокові болота лісостепу, засолені болота напівпустелі та пустелі (солончаки), заболочені тропічні ліси тощо.

За характером водно-мінерального живлення, формою поверхні і складом рослинності торфові болота поділяються, у свою чергу, на три типи: низинні перехідні і верхові (рис. 1.2).

Рис 1.2. Схема верхового (а) та низинного (6) торф'яного болота мікроландшафти: 1 — осокові; осоково-очеретяні, осоково-гіпнові; 2 — сфагново-осокові; 3 — сфагново-пухівкові; 4 — вільшаники; 5 — сосново-сфагнові; 6 — поклади сфагнового торфу; 7 — поклади очеретяного та осокового торфу; 8 — мінеральний грунт.

Лісові та лугові болота утворюються в межах понижених ділянок посеред лісу або лугу внаслідок постійного перезволоження ґрунту. Причиною утворення таких боліт є вимивання (вилуговування) надлишковою водою речовин, які сприяють нормальному розвитку рослинності та їхнього відмирання. На зміну деревній рослинності в лісі та трав’яній на лугах приходять менш вимогливі до мінеральних солей мохи – зелений та сфагновий. Мохова дернина насичена водою, перекриває доступ кисню до рослин, які розкладаються, що сприяє торфоутворенню і заболочена ділянка таким чином перетворюється на болото [13].

Низинні болота розповсюджені у знижених формах рельєфу, на місцях колишніх озер або в заплавах річок. Поверхня цих боліт ввігнута або плоска, що обумовлює застійний характер водного режиму. Живляться болота за рахунок атмосферних опадів, стоку поверхневих вод з оточуючої території, річкових вод під час водопілля і паводків, фунтових вод. Важливою гідрологічною особливістю низинних боліт є надходження в них зі стоком поверхневих і фунтових вод мінеральних біогенних речовин, завдяки чому створюються сприятливі умови для розвитку євтрофної рослинності (чорна вільха, береза, гіпновий зелений мох, осока, очерет, хвощ тощо). Торф низинних боліт багатий на мінеральні солі (його зольність — 6 - 7%), що дає можливість використовувати його як добриво. В Україні низинні болота знаходяться в Поліссі, в заплавах і дельтах великих річок. Останнім часом низинні болота почали утворюватися в зонах підтоплення водосховищ.

Верхові болота зустрічаються лише у вологому кліматі і розташовуються на плоских вододілах. Їх поверхня опукла або плоска, тому живляться такі болота лише за рахунок атмосферних опадів. Верхові болота бідні на мінеральні біогенні речовини, тому до них приурочена невибаглива до умов життя оліготрофна рослинність (сфагновий білий мох, пухівка, журавлина тощо). Торф накопичується в центральній частині болота швидше, ніж на краях, тому болота мають переважно опуклу форму. Торф верхових боліт бідний на мінеральні солі (його зольність менше 4%). використовується він як паливо та в хімічній промисловості.

Перехідні болота за характером рослинності і ступенем мінералізації вод, які їх живлять, є проміжними між низинними і верховими. Поверхня їх слабоопукла або плоска, мінеральне живлення помірне, яке відповідає вимогам мезотрофних рослин (береза, осоки, сфагнові білі мохи) [4].

Проміжні болота живляться атмосферними опадами і підземними водами. У рельєфі вони займають проміжне положення між верховими та низинними.

Приморські болота поширені в межах приморських зон з вологим кліматом, де займають значні за розміром території.

Головним джерелом їх живлення є атмосферні опади, а також води припливу. Рослинність різноманітна, здебільшого деревна, але з корінням, пристосованим до тривалого перебування під водою. В тропічних областях такі болота заростають манграми — деревами з корінням, яке виходить на поверхню.

Для кожного з трьох типів боліт характерне певне сполучення видів рослинності (біоценозів), з геоморфологічними особливостями окремих частин боліт, відповідно до чого створюються специфічні болотні мікроландшафти.

Стадії розвитку боліт найкраще простежити на прикладі водойми, яка після заростання перетворюється на болото (рис. 1.3).

Спочатку утворюється низинне болото, багате на мінеральні солі, що сприяє розвитку рослинності. В міру відмирання рослин поверхня болота, підвищується, доступ вод, багатих на мінеральні солі, скорочується, попередня рослинність замінюється на менш вибагливу до умов живлення. З'являється сфагновий мох, характерний для верхового болота, який живиться атмосферними опадами, бідними на мінеральні солі [7].

Рис. 1.3. Схема розвитку болотного масиву (за К.Є. Івановим)

а) в глибоких западинах

б) в пологих депресіях

З морфологічного боку болота характеризуються формою поверхні розмірами масивів, похилами поверхні і потужністю торфового шару Поверхня болота може бути плоскою, ввігнутою або опуклою. Характерними елементами рельєфу поверхні болота (точніше мікрорельєфу) є пасма і мочарі, купини та між купинні зниження, горби. Пасма — це окремі витягнуті в довжину підвищені ділянки болота, відокремлені одна віл одної такими ж витягнутими в довжину значно обводненими зниженнями (мочарами). Пасма та мочарі бувають витягнуті вздовж горизонталей, розташовані концентрично навколо найвищих відміток болота і перпендикулярно до максимального похилу поверхні болота. Пасма на мочарі змінюються через кожні 4 - 6 м, іноді через 3 - 4 м. Пасма та мочарі з'являються на болотних масивах у кінцевій стадії їхнього розвитку і є наслідком підвищення рівня води в болоті. На їхній поверхні розвинена різна болотна рослинність. Таким чином, вони являють єдиний комплекс у мікрорельєфі болотних масивів. Утворення купин та міжкупинних знижень пов'язане з нерівномірною густотою рослинного покриву і накопиченням торфу. Горби спостерігаються на болотах лісотундри. Складені вони з торфу, під яким знаходиться вічна мерзлота. Висота горбів досягає декількох метрів.

Для болотних масивів характерна наявність внутрішньоболотних водних об'єктів (струмків, річок, озер, мікроозер і трясовин), поєднання яких утворює внутрішньоболотних гідрографічну сітку.

До болотних водотоків відносяться струмки та річки. Вони утворюються або до заболочування території, або є вторинними водотоками, котрі сформувалися в процесі болотоутворення. Всі водотоки покращують дренаж боліт. Струмки та річки витікають з болотних озер або трясовин. Швидкість течії у вторинних водотоків незначна, а витрати води малі Глибина їх не перевищує 1,5-2,0 м, ширина русла — не більше 10 м.

До болотних водойм відносяться озера й мікроозера. Болотні озера це відносно значні за площею та об'ємом води утворення. Площа їх мохи перевищувати 10 км², а глибини досягати 10 м і більше. Поверхня озер чиста або вкрита сплавинами. Мікроозера — це водойми менших розмірів які зустрічаються великими групами серед заболоченої території. Вони розташовані на схилах болотних масивів, а також у пониженнях рельєфу. Водойми боліт за своїм походженням бувають первинними та вторинними Перші існували ще до початку утворення болота, інші виникли в процесі заболочування суші та еволюції болота [24].

Своєрідними водними об'єктами боліт є трясовини — перезволожені ділянки болотних масивів, що характеризуються розрідженою торфовою масою, слабою дерниною рослинного покриву та високим рівнем води, як і періодично або постійно знаходиться на поверхні. Трясовини розташовуються на плоских ділянках у центральній частині або на схилах болотних масивів. Серед трясовини спостерігаються ділянки відкритої води. Трясовини бувають застійними, з фільтраційним рухом води та проточні.