Сфа́гнум (лат. Sphagnum) — болотное растение, род мха (обычно беловатой окраски), из которого образуется торф; торфяной мох.
Включает 320 видов; в СССР 42 вида. Преимущественно болотные мхи, произрастающие густыми плотными скоплениями, образующими крупные подушки или сплошные ковры на сфагновых болотах; реже С. встречаются во влажных лесах. Прямостоячий (высотой 10-20 см) мягкий стебель с пучковидно расположенными ветвями и однослойные листья С. содержат большое количество мёртвых водоносных (гиалиновых) клеток с порами, легко впитывающих воду, что обусловливает высокую влагоёмкость С. и способствует быстрому развитию верховых болот в местах, где появляются эти мхи. Стебли С. ежегодно в нижней части отмирают (рост стебля продолжают верхушечные ветви), образуя торф. Распространены преимущественно в тундровой и лесной зонах Северного полушария; в Южном полушарии встречаются высоко в горах, реже на равнинах умеренного пояса.
Окаменевшие остатки протосфагновых мхов найдены в отложениях уже раннего Пермского периода.
На территории России распространено более 400 видов мхов, из которых сфагнум имеет наибольшее экологическое и экономическое значение.
Строение
Сфагнум — многолетнее растение с сильно ветвящимся стеблем, который может быть довольно плотным у одних видов сфагнума, и мягким, пористым у других. Ветви располагаются на стебле по спирали кластерами, расстояние между которыми ближе к верхушке уменьшается, и они образуют косматую головку (capitulum). Мелкие светло-зеленые листья, покрывающие стебель и ветви, состоят из клеток двух хорошо различимых под микроскопом типов. Узкие зеленые клетки, в которых происходит фотосинтез, соединены концами и образуют сетчатую структуру, в которой происходит движение органических веществ. Между ними находятся крупные прозрачные мертвые клетки, от которых остались только оболочки. Стебель также покрыт снаружи этими клетками. Именно обилие мертвых клеток-резервуаров позволяет сфагнуму долго сохранять запас воды и питать ей живые клетки. Более того, этот запас пополняется: клетки-резервуары, имеющие отверстия, втягивают и конденсируют пары воды из окружающего воздуха.
Cфагнум не имеет ризоидов (тонких нитей, состоящих из одного ряда клеток), которыми другие мхи (например, кукушкин лен) укрепляются в почве и поглощают из нее воду и минеральные вещества. Он впитывает воду всей своей поверхностью.
Свойства
Мхи и лишайники – растения, не имеющие циркуляторной системы. Они получают влагу из осадков или атмосферы, используя осмотическое давление. Это означает также, что они одновременно поглощают все содержащиеся в окружающей среде вещества, в том числе вредные, не обладая механизмами освобождения от них. Поэтому мхи и лишайники являются прекрасными индикаторами состояния окружающей среды.
В Европе имеются обширные пространства, на которых однажды испытавшие загрязнение мхи исчезли полностью. Накапливая поступающие с осадками минеральные вещества, бриофиты, разлагаясь по завершении жизненного цикла, отдают их подстилающей почве вместе со своей биомассой. Поэтому они жизненно важны для здоровья леса.
Сфагновые мхи способны повышать кислотность окружающей их среды, выделяя в воду ионы водорода.
Наиболее важной особенностью сфагнума, приобретенной в ходе миллионов лет эволюции, является его способность впитывать и сохранять от 12 до 20 весовых частей воды на часть сухого веса (в зависимости от биологического вида сфагнума), а также его бактерицидные свойства.
Исследователи с кафедры аналитической химии Белорусского государственного университета изучили химический состав и абсорбционные свойства белого мха – сфагнума. Они выделили из него большой набор веществ с бактерицидными и противогрибковыми свойствами и подтвердили его высокую впитывающую способность.
Биологически активные вещества извлекали из растения с помощью различных растворителей: дистиллированной воды, этанола, бутанола, эфира и хлороформа. Самым лучшим растворителем для экстрагирования веществ оказалась дистиллированная вода. Исследователи выделили из сфагнума шесть фенокислот (изохлорогеновую, фумаровую, кофейную, хлорогеновую, пирокатехиновую, федуловую) и шесть веществ из класса кумаринов (эскулетинн, эскулин, умбеллиферон, скополетин, кумарин, герниарин). Эти вещества обладали ярко выраженным бактерицидным действием, особенно сильно они действовали на культуры стафилококка и стрептококка. Экстракты из сфагнума оказались также губительными для грибковых инфекций. Ученые предположили, что противогрибковым действием сфагнум обязан прежде всего кумаринам .
По имеющимся данным, сфагнум сам по себе не подвержен никаким болезням.
Размножение
Сфагнум может размножаться как спорами, так и вегетативно.
Количество спор в спорофите может быть от 20 000 до 200 000 в зависимости от вида мха, а на квадратном метре болота – примерно 15 млн. Спорофит выбрасывает споры в июле. Коробочка как бы взрывается при сухой теплой погоде, и споры разносятся ветром на различные расстояния, так как имеют разный размер, 20-50 мкм. Еще один механизм переноса спор – потоком воды или брызгами от капель дождя. В последнем случае расстояние переноса не превышает десятка сантиметров.
Крупные споры имеют больший запас питательных веществ и, следовательно, лучшие шансы дождаться подходящих условий. По результатам экспериментов, 15-30% спор сфагнума сохраняли способность к развитию через 13 лет хранения в холодильнике, и именно способностью формирования банка спор в окружающей среде объясняют то, что сфагнум колонизировал практически все болотистые, бедные питательными веществами пространства северных лесов.
Размножение спорами является основным при расселении сфагнума на большие расстояния - новые или пострадавшие от пожара или хозяйственной деятельности участки. Для образования растения из споры необходимо, чтобы она попала на подходящую почву – влажный торф. Лучше, если эта почва будет богата фосфором (растительные остатки или помет животных). В целом вероятность благоприятного стечения обстоятельств мала, но у сфагнума много времени.
Другой механизм распространения сфагнума – вегетативный, участками стебля или ветвей. Этот механизм эффективен на малых расстояниях.
На болотах максимальную продуктивность по биомассе имеют sphagnum papillosum и sphagnum magellanicum, однако, наиболее распространенными являются другие, менее требовательные, виды сфагнума.
Места обитания
Основной средой обитания сфагнума в России являются болота, занимающие примерно пятую часть ее территории.
Поверхность моховой дернины очень живописна: на ней видны лишь головки сфагнума всевозможных оттенков, напоминающие узоры персидского ковра.
У сфагнума одновременно протекают процессы роста и разложения. Верхушка растет, вытягиваясь вверх на 1-3 см в год, а нижняя подводная часть отмирает и со временем превращается в торф, поэтому стебель постепенно опускается вниз. Однако, из-за постоянного накопления торфа (до 1 см в год в верхних слоях) поверхность болота медленно поднимается – формируются так называемые верховые болота, в которых обычно нет трясин, а уровень воды находится на 10-20 см ниже поверхности сфагновой дернины.
В вытянутом из дернины пучке мха можно различить три зоны. В верхней зоне толщиной до пяти сантиметров сфагнум живой и зеленый, хотя может иметь множество оттенков, от желтоватого до красного (такая окраска чаще появляется при холодной погоде). Сфагнум никогда не бывает темно-зеленым. Далее, на глубине 5 – 10 сантиметров, живые клетки с хлорофиллом постепенно отмирают, но пустые клетки сохраняются. Эта зона имеет плавный переход от светло-зеленого к светло-желтому цвету. Еще глубже, обычно ниже уровня воды, сфагнум начинает разлагаться и его цвет переходит в светло-коричневый.
Отмирающие нижние части сфагновых мхов формируют многометровые отложения торфа. В верхних слоях идет постепенное разложение органических веществ, нижние под давлением верхних слоев уплотняются – на глубине несколько метров одному году соответствует уже слой толщиной несколько миллиметров, а возраст глубинных слоев составляет несколько тысячелетий (для старых болот Вологодской области – 8000 лет на глубине 2 м, 12000 лет на глубине 4 м). В результате процесса постепенного уплотнения и модификации торфа за этот период образовались месторождения бурого угля.
Способность сфагнума формировать торф обусловлена следующими основными факторами:
1. Исключительной способностью удерживать воду, что обеспечивает насыщение водой и препятствует доступу кислорода к органическим отложениям, замедляя их разложение;
2. Малым содержанием питательных веществ, что еще больше замедляет разложение;
3. Способностью создавать кислую среду, препятствующую деятельности большинства микроорганизмов; и, вероятно,
4. Содержанием природных антибиотиков (сфагновых кислот).
Болота играют важнейшую роль в природе, являясь естественным накопителем и фильтром дождевой воды, очищая ее и питая водоносные слои и реки. Растительность болот, в первую очередь сфагнум, активно поглощает углекислый газ и метан, выделяющийся при разложении торфа, а также другие вещества – недаром сфагнум является биоиндикатором загрязнения окружающей среды.
В средневековой Европе торф активно добывался в качестве топлива, что привело к исчезновению большинства болот. Хозяйственное использование немногих оставшихся болот строго регламентируется, а некоторые объявлены национальными заповедниками, доступ в которые ограничен. Туристы осматривают эти последние островки нетронутой природы, передвигаясь по деревянным настилам. Значение сфагновых болот как экологического, рекреационного и образовательного ресурса только сейчас начинает осознаваться по-настоящему.
Сфагнум может расти в лесу совместно с другими мхами, например, кукушкиным льном. Если условия ему благоприятствуют, он постепенно формирует влажную дернину, под которой почва переувлажняется. На такой почве деревья растут плохо, лес вырождается, еще более уступая сфагнуму, и постепенно заболачивается. В отсутствие мхов почва, наоборот, пересыхает и подвержена эрозии потоками воды, которой некуда впитываться. Механизмы поддержания равновесия в лесу являются довольно тонкими и легко нарушаются в результате климатических изменений и хозяйственной деятельности человека.
Применение сфагнума
Сфагнум издавна был одним из наиболее полезных человеку дикорастущих растений. Он широко применялся для утепления стен, в крестьянских хозяйствах Севера полуразложившийся сфагнум из светло-коричневого слоя, лежащего в болотах выше торфа, использовался вместо соломы в качестве подстилки в стойлах домашнего скота, главным образом из-за его превосходной впитывающей способности. Образующаяся смесь навоза и сфагнума представляла собой прекрасное удобрение. Внедрение промышленных технологий вытеснило из сельского хозяйства этот ценный, но относительно дорогой материал.
На фронтах I мировой сфагнум широко использовался в качестве перевязочного материала, спасшего многие жизни. По впитывающей способности он в 2-6 раз превосходит вату, но главное преимущество – то, что он распределяет ее равномерно во всех направлениях, и только после того, как пропитается весь, выделения выступают на поверхность. Поэтому повязка меняется реже, и пациенту обеспечивается покой. Особенно важно это в фронтовых условиях, когда медперсонал перегружен. Если вспомнить бактерицидные свойства сфагнума, преимущества становятся неоспоримыми. Раны со сфагновыми повязками заживают быстрее и процент осложнений значительно уменьшается из-за содержания в нем многих сложных органических соединений, препятствующих нагноению.
Хотя во многих руководствах рекомендуется стерилизовать сфагнум (в экстремальных условиях – прокаливанием на разогретых камнях), в экстренных случаях его можно использовать и без этого. Сфагнум – прекрасный материал для оказания первой помощи при переломах – обернутые мхом перед наложением шин, конечности лучше фиксируются и не затекают. Не много найдется микроорганизмов, перед которыми сфагнум бессилен. Не стоит рассчитывать на него при перевязке язв, вызванных проказой. К счастью, это редкое заболевание.
В конце II мировой войны на Британских островах возникла целая отрасль промышленности по изготовлению перевязочных материалов из мха сфагнума, добываемого в Шотландии, Ирландии, Уэльсе и Девоне. Для удобства транспортировки часть сфагнума выпускалась в виде прессованных листов, помещенных в марлевые оболочки с большим запасом по размерам, чтобы обеспечить пространство для его набухания.Листовой сфагнум прессовался на заводе в Шотландии на том же гидравлическом прессе, на котором в другую смену прессовались оболочки снарядов .
Перевязочные материалы на основе сфагнума широко применялись нашими партизанами, и сейчас он обязательно упоминается в руководствах по выживанию в экстремальных условиях..
В настоящее время сфагнум снова используется в современных перевязочных материалах, главным образом благодаря Германии, где его ценные качества были совершенно случайно заново открыты в начале восьмидесятых: повязки прекрасно впитывают, «дышат», мягки и комфортны.
Однако, несмотря на то, что внедрение сфагнума в современную медицину выглядит инновацией, предыдущие поколения прекрасно знали его целебные свойства. Сохранились летописные свидетельства о том, что воины накладывали на раны повязки изо мха с мягкой травой. С незапамятных времен мох использовался в народной медицине и быту народов Севера. По свидетельству древнего автора, «лапландские матери кладут в колыбели мох, который меняют утром и вечером, благодаря чему ребенок остается в замечательной сухости, удобстве и тепле».
В настоящее время основным потребителем сфагнума в мире является растениеводство и цветоводство, в первую очередь в США, ЕС и Японии. Большие количества сухого сфагнума импортируются этими странами для выращивания орхидей, приготовления почвенных смесей, флористики и изготовления широкого ассортимента моховых опор и подвесных корзин.
Другими интересными применениями сфагнума становятся биофильтры. Сфагнум слабой степени разложения является ценным сырьем для производства особо эффективных сорбентов.
Ввиду множества возможных применений сфагнума в Канаде и странах Евросоюза разрабатываются технологии его культивирования как возобновляемого биоресурса, в том числе для замены в агротехнике торфа, запасы которого близки к исчерпанию .
Заготовка
Основными поставщиками сфагнума на мировой рынок являются Чили, Новая Зеландия, Австралия и Канада. Свежий сфагнум заготавливают в Германии и Швеции для нужд местного цветоводства, а также экспортируют в другие страны ЕС, главным образом в Нидерланды, страну развитой цветочной индустрии. Небольшие расстояния, значительное и регулярное потребление делают экономически приемлемой транспортировку влажного мха, с одновременной экономией на просушивании и упаковке.
В условиях Вологодской области сфагнум заготавливают с конца апреля до середины июня и с конца июля до середины сентября. Весенняя заготовка осложнена высоким уровнем талых вод и может оказаться вообще невозможна. В середине июня начинается период вегетации сфагнума и максимальной активности кровососущих насекомых, существенно осложняющих работу на болоте. Основная заготовка выполняется в августе-сентябре, при условии сухой и относительно теплой погоды. Дождливая осень может сорвать заготовку из-за невозможности просушки во влажном воздухе. Поэтому заготавливаемое количество может существенно изменяться от года к году.
Места заготовки, как правило, удалены от населенных пунктов и дорог, точнее – близость болот неблагоприятна для проживания и дорожного строительства. Однако, это способствует экологической чистоте болот. При всем многообразии и обилии природных ресурсов в Вологодской области есть лишь несколько болот, пригодных по совокупности факторов для заготовки мха.
Заготовка сфагнума производится в основном вручную. Для заготовки выбираются места, в которых мох нужного вида максимально свободен от растительных примесей (участки болота вдали от леса). Это увеличивает трудоемкость заготовки, так как мох с болота приходится выносить дальше. Влажный мох тяжел, и перед переноской он слегка отжимается. Сильное отжимание не уменьшает влагоемкости и может применяться при заготовке для медицинских и гигиенических целей, однако, для декоративных приложений мох должен собираться максимально бережно.
Сбор мха производится выборочно, «траншеями» шириной 20-30 см с такими же промежутками между ними, оставляемыми нетронутыми. Это позволяет мху постепенно восстановиться на участках сбора. Повторная заготовка на таком участке возможна только через 7-10 лет. Для ускорения восстановления на обнаженной в результате сбора мха поверхности торфа рассыпают измельченные верхние части мха.
К сожалению, в настоящее время нет транспортных средств, позволяющих вывозить груз непосредственно с мест заготовки. Выносить мох с болота приходится самим заготовителям. Влажный мох в мешках накапливается на площадке в приболотном лесу, откуда перевозится на участок обработки (для этого обычно используется техника, арендованная у лесозаготовителей). На участке обработки мох раскладывается на сетчатые лотки, где солнце и ветер удаляют из него избыточную влагу. Одновременно изо мха удаляются возможные примеси (хвоя, чешуйки коры, листья, болотные растения). Просушивание мха – достаточно длительный процесс именно из-за его знаменитой аккумулирующей способности. Использование искусственного подогрева сопряжено с трудностью обеспечения равномерности сушки и риском пересушить мох, в результате чего он становится хрупким и легко перетирается в пыль.
Высушенный и перебранный мох легок и помещается уже в большие тюки, в которых перевозится на участок упаковки. Там он упаковывается для оптовых и розничных продаж, а также служит сырьем для декоративных изделий, моховых опор и подсыпок.
Интересные факты
В мировых запасах сфагнума и сфагнового торфа аккумулировано больше углерода, чем в любом другом виде растений.
Сфагновый торф используется в качестве ароматизатора шотландского виски
В мире встречаются сфагновые болота, вода в которых кислее лимонного сока
Волокно сфагнума и ткань из этого волокна применяются в качестве промышленного протирочного и поглощающего материала, а из мохового торфа производят сорбенты для устранения последствий экологических катастроф. Эти сорбенты, в отличие от мха, почти не впитывают воду, но хорошо впитывают органические вещества.
Во многих европейских городах на мостах можно заметить висящие контейнеры со мхом, предназначенные для мониторинга загрязнения воздуха. Американцы предпочитают использовать для мониторинга сложные автоматические станции, однако, бриофиты выполняют ту же работу гораздо надежнее, но не менее эффективно .
Орхидеи Phalaenopsis экпортируются из Тайваня (крупнейшего поставщика этих растений) в США укорененными в мох сфагнум, в соответствии со специальными соглашениями .
В Австралии разработано моюще-дезинфицирующее средство на основе экстракта мха сфагнума. Эффективность этого средства, по утверждению фирмы-производителя, удовлетворяет санитарным требованиям для госпиталей при полной безопасности применения на любых поверхностях .
Торфяные болота занимают у нас в стране свыше 150 миллионов гектаров — больше, чем в любой другой стране мира. Из торфа и сфагнума можно получить древесный спирт. Спирт – перспективное горючее с октановым числом более 100 для двигателей внутреннего сгорания.
Сфагнум вологодский
Мох сфагнум, заготавливаемый в Вологодской области, произрастает на верховых болотах, расположенных вдали от индустриальных областей России и других стран. Мох заготавливается с соблюдением экологических норм, принимаются меры по его восстановлению на местах сбора. Мы стараемся постоянно улучшать качество поставляемого мха путем поиска лучших мест заготовки и применения более совершенных технологий обработки.
1.
2.
3.
4.
5.
