Естественно-математические науки

«Клюква посреди сырых болот…»

                                                                           …Очень долго зреет клюква
посреди сырых болот…
Виктор Сергин

{hsimage |Фото 1 ||||}Эколого-биологические особенности клюквы

 
Клюква болотная  (Oxycoccus palustris Pers.). В  латинском   названии  клюквы  болотной  Oxycoccus  palustris  отражена ее  суть: буквально -«кислый шарик болотный». Это растение является реликтом (пережитком) более теплой третичной лесной и болотной растительности, ранее господствующей в Карелии до современного или, как его называют, четвертичного периода  развития Земли.
 
Это растение сохранило в своей генетической памяти ряд прежних биологических и экологических особенностей, а именно тепло- и влаголюбивость. Клюква предпочитает  редко  облесённые и светлые  окрайки сфагновых болот, защищенные  от северного ветра. В таких местах она дает более высокие и стабильные урожаи ягод от 200 до 1000 кг/га (фото 1). Рубиновой окраски ягоды шаровидной, удлиненной или приплюснутой формы имеют диаметр 0,5-1,5 см. Не смотря на их небольшой  размер, они созревают очень долго — от середины июля до конца сентября, т. е. 2,5 месяца.
По-видимому, это не случайно, а вызвано теплолюбивостью клюквы, которая является  ее генетически обусловленной биологической чертой, а в современных экологических условиях Карелии — лимитирующим (ограничивающим) признаком. Другим лимитирующим фактором является слабая конкурентность этого болотного кустарничка с тонкими (1-2 мм) стелющимися побегами и мелкими кожистыми листочками от 8 до 16 мм в длину и 3-6 мм в ширину. В связи с этим надземная часть клюквы не поднимается выше 5 — 10 см над поверхностью сфагнового мха, а корневая система не проникает ниже 15 см в живой сфагновый покров. Настоящих корней у клюквы нет, а имеются только придаточные корешки длиной 10 — 15 см и поперечным диаметром (0,15 — 0,20 мм), что   лишь в три раза превышает толщину человеческого волоса. Такие тонкие образования по законам физики не могут иметь воздухоносных полостей, поэтому постоянно отмирают, как только попадают в болотную воду, где нет кислорода. Это происходит потому, что поверхность сфагнового покрова болот из года в год нарастает на 2 — 3 см.
 
Поэтому клюква вынуждена постоянно обновлять свою деятельную корневую систему, которая  таким образом содержится только в узком верхнем горизонте выше среднего многолетнего уровня грунтовых вод. Но с другой стороны, непрерывно растущий сфагновый или белый мох не дает возможность выживать конкурентам клюквы, если они не обладают способностью к обновлению придаточных корней. А у клюквы придаточные корни образуются в любой точке погребенных во мху побегов. Сфагновый покров окутывает постоянно отрастающие придаточные корни как мульча и не дает им пересыхать на прямом солнечном свету. Однако в жаркие июльские дни клюкве не хватает свободной капельно-жидкой воды из-за высокой водоудерживающей способности сфагнового мха — опыты показали, что 100 грамм сухого мха могут поглотить 2 — 3 литра воды. Он ведь как губка впитывает воду, не даром «сфагнум» по-гречески и обозначает «губка». Кроме того, сухой мох летними днями нагревается до 40 Со , а ясными ночами охлаждается за счет излучения вплоть до наступления радиационного заморозка.
Таким образом, вынужденная произрастать на сфагновых болотах клюква находится в весьма жестких экологических условиях, что вынуждает этот вид постоянно распространятся «вширь» в узком приповерхностном слое болота. Этот пионерный вид  захватил все окрайки карельских болот, где хорошо и пышно произрастают сфагновые мхи. А в центре сфагновых грядово-мочажинных болот, где на сухих грядах поселяются лишайники, а в мокрых мочажинах гибнут сфагны, — там побеги клюквы изреживаются, а она перестает стабильно и обильно плодоносить. Хотя в период цветения (середина — конец июня) и в центре болота можно увидеть редкие нежно-розовые цветки клюквы. Эти данные говорят о сфагнофильности клюквы, иначе говоря наличие сплошного сфагнового ковра является главным условием успешного произрастания, цветения  и плодоношения клюквы.
{hsimage|Фото 2 ||||} В оптимальных для клюквы условиях окраек болот их поверхность приобретает красочный розовый аспект из-за сплошного ковра её цветков (фото 2). Поникший с глубоко четырех-раздельным розовым венчиком цветок около 1 см величиной в миниатюре напоминает головку журавля. Поэтому недаром клюкву во многих местах России называют журавиной.  Цветок клюквы живет недолго, около 5 — 10 дней. В целом же период цветения занимает 25 — 26 дней. И если в этот период будет холодная и дождливая погода, то вероятность опыления цветков и завязывания ягод будет очень мала. В такую погоду не летают  насекомые —  опылители.
 
В Карелии, весьма часто в июне возвращаются холода, что отрицательно сказывается на будущем урожае клюквы. Вот почему, лишь на 10-15 % от общей площади сфагнового болота имеются плодоносящие ягодники клюквы с указанной ранее урожайностью. Они часто имеют небольшие размеры и приурочены к окрайкам болот и топям или к ,так называемым «тепловым убежищам», по меткому выражению В.А. и Э.В. Фришей, изучавших сезонное развитие клюквы в Ленобласти.

Пищевая и лекарственная ценность клюквы

Болот полукустарник скромный
Природой щедро наделен,
Он северянами по праву
зовётся «северный лимон»

В.Г. Рубцов

 
Как известно, клюква относится к наиболее ценным дикорастущим ягодам, имеющих большое пищевое и лекарственное значение. В соке, мякоти, семенах и кожуре её плодов содержится много ценных пищевых и лекарственных веществ. Из сахаров преобладают глюкоза и фруктоза, из кислот — лимонная, яблочная, урсоловая и бензойная. Последняя кислота обуславливает хорошую сохранность ягод. Из витаминов в клюкве в значительном количестве содержится витамин С (15 — 25 мг/%). Урсоловая кислота структурно и генетически близка многим физиологически важным гормонам. Население Карелии в условиях недостатка витаминов издавна называет клюкву «северным лимоном», собирая ее не только осенью, но и весной следующего года. Возможность сбора «подснежной» клюквы вызвана уникальной способностью её ягод к длительному хранению.
Благодаря высокому содержанию витаминов, биологически активных веществ и микроэлементов клюква с глубокой древности широко используется в народной медицине. Ей лечились при простудных и инфекционных заболеваниях, при нарушении обмена веществ, одышке, малокровии, при горячке, цинге и других недугах человека. Клюквенный сок с медом употребляли при кашле и ангине. Даже отправляясь в кругосветное плавание Крузенштерн имел на борту своего судна запасы клюквенного сока. В настоящее время научно доказано, что клюкву и продукты ее переработки следует считать ценнейшим лечебным и профилактическим средством капилляроукрепляющего, противовоспалительного, бактерицидного, фунгицидного, антирадиантного и ранозаживляющего действия.
Ягоды клюквы широко применяются в быту и в пищевой промышленности. В быту это, как правило, приготовление морса из ягод, хранящихся в холодильнике. В промышленном масштабе изготовляют разнообразные вкусные кондитерское изделия: варенья, джемы, кисели, желе, муссы, пастилу, «клюкву в сахаре» и многое другое. С помощью клюквы получают различные маринады, например, при квашении капусты «провансаль», острые соусы и приправы к мясным и рыбным блюдам.

Выявление и картографирование ресурсов клюквы

 
О сколько бусинок багряных
Рассыпано — не сосчитать!
Мхи на болотистых полянах
  Коврами кажутся опять…
П. Бровка

{hsimage|Фото 3 ||||} Выявление и картографирование ресурсов клюквы в Карелии имеет длительную историю. Впервые эти важные для науки и практики, но весьма трудоёмкие работы были организованы в  Институте биологии Карельского научного центра РАН  Галиной Андреевной Елиной в начале 70-х годов прошлого столетия. Она разработала оригинальную методику крупно-и среднемасштабного картирования ресурсов клюквы болотной с использованием аэрофотоснимков. Исходными материалами при этом служили крупномасштабные (1:25 000 или 1:50 000) карты растительности болот, составленные по данным аэрофотосъемки. С их помощью выявлялись болота со сплошным сфагновым покровом без обширных грядово-мочажинных топей, как наиболее перспективные ягодники клюквы. Эти болота были ключевыми участками для наземных исследований и учетов урожайности ягод клюквы. До полевого периода для таких болот-ключей подбирались  материалы аэрофотосъемки, с последующим уточнением на местности дешифровочных (тон и рисунок аэроснимков) признаков ягодоносных болотных участков с их наземной геоботанической и ресурсоведческой характеристикой (фото 3).
 
Ресурсоведческая характеристика ягодоносного выдела включала в себя количественную оценку урожайности клюквы на 10 — 30  учетных площадках размером 0,1 или 1 м2  и долю (%) ягодоносной площади от общей площади исследуемого выдела (фото 4). Далее полученные ресурсоведческие данные переносились ( экстраполировались) с использованием эталлонных аэрофотоснимков на все болотные массивы Карелии. В результате этой работы были оценены средне многолетние запасы клюквы болотной — 40 тыс. тонн и выявлены районы с наиболее продуктивными болотами-ягодниками клюквы с помощью среднемасштабных (200~600 000) карт, выполненных на бумажной основе.
{hsimage|Фото 4 ||||} Для современного периода ресурсоведческих исследований и картирования ресурсов клюквы в Карелии характерно использование компьютерных технологий и космических снимков для составления электронных карт любого требуемого масштаба. В настоящее время весьма востребованы наукой и практикой мелкомасштабные миллионных масштабов (1:3~5 000 000) обзорные электронные карты.
 
Нами была разработана методика электронного картирования клюквенных ресурсов болот Карелии, основанная на составлении картограмм в сети регулярных квадратов 5*5 км. На этой картограмме окраской различной степени интенсивности показаны запасы клюквы в пределах каждого квадрата (фото 5). При разработке методики использовались многолетние данные по урожайности клюквы, накопленные в лаборатории болотных экосистем Института биологии РАН, вошедшие в банк геоданных. С этой целью были оцифрованы с помощью сканера около 1000 крупномасштабных планшетов дешифровки болотной растительности по аэрофотоснимкам, которые были насыщены ресурсоведческой информацией, которая была получена в период 1972-2010 года на постоянных пробных площадях. Постоянные пробные площади были заложены на болотах-ключах южной ( «Сегежском» в Олонецком и «Неназванном в Пряжинском районах) и северной Карелии («Заповедное» и «Шомбашуо» Кемского района).
{hsimage|Фото 5 ||||} В результате получена Картограмма биологических ресурсов клюквы в Карелии. Достаточно одного взгляда на неё, чтобы увидеть как неравномерно распределены ресурсы или запасы клюквы по территории Карелии. Запасы клюквы сосредоточены в центральной и южной частях республики, а на ее севере они невелики. В тоже время, в наиболее населенных южных районах, особенно вблизи Ладожского и Онежского озер, наблюдаются места практически лишенные ресурсов клюквы. Это отрицательный результат мелиорации (буквально улучшения) болот в целях лесного и сельского хозяйства. Общий биологический запас ягод клюквы, рассчитанный по картограмме с помощью компьютерных технологий составляет в настоящее время 11,2 тыс. тонн, а возможный сбор — 2,8 тыс. тонн.  
 
 
 
 
 
 
 
Об авторах
{hsimage|В.К. Антипин ||||} Антипин Владимир Константинович. Родился 24 июля 1948 г. в пос. Хямякоски Питкярантского р-на КФССР. Геоботаник – болотовед, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. болотных экосистем. Работает в ИБ с 1972 после окончания естеств.- геогр. фак. КГПИ. Учился в заочной аспирантуре при КФ АН СССР по спец. «ботаника». В 1984 году защитил канд. дис. на тему «Структура болотных массивов Юж. Карелии (на примере болот Шуйской равнины )». Осн. напр. исслед. – изучение структуры болотных экосистем Карелии, оценка и картирование растительных ресурсов болот, охрана болотной биоты региона. Один из авт. орг-ции в Карелии сети охраняемых болот, в частности 57 болот-памятников природы, Муромского ландш. заказника, Водлозерского нац. парка. Принимал непосредственное участие в изучении болот нац. парков «Кенозерский», «Угра», «Мещера». Автор и соавтор более 80 публикаций.

{hsimage|П.Н. Токарев||||} Токарев Павел Никандрович — главный биолог лаборатории болотных экосистем Института биологии КарНЦ РАН, где работает более 40 лет. В период многочисленных экспедиций занимался изучением болот и охраной ягодников на территории Карелии. В последние годы акцентирует внимание на компьютерных методах обработки данных с помощью информационных систем (ГИС). Автор и сооавтор более 60 научных работ.