Войти
Solidago multiradiata, Erigeron aureus и Adiantum aleuticum в каменистой серпентиновой почве Серпентиновая почва - это необычный тип почвы, образованный выветрившимися ультраосновными породами, такими как перидотит и его метаморфическими производными, такими как серпентинит. Точнее, серпентиновая почва содержит минералы из подгруппы серпентинов, особенно антигорит, лизардит и хризотил или белый асбест, который обычно встречается в ультраосновных породах. Термин «серпентин» обычно используется для обозначения как типа почвы, так и группы минералов, образующих ее исходные материалы.
Серпентиновые почвы обладают определенными химическими и физическими свойствами и обычно считаются бедными почвами. Почва часто бывает красноватой, коричневой или серой из-за высокого содержания железа и низкого содержания органических веществ. В геологическом отношении участки с серпантиновой коренной породой обычно крутые, каменистые и уязвимы для эрозии, что приводит к тому, что многие серпентиновые почвы довольно мелководны. Мелкие почвы и редкая растительность приводят к повышению температуры почвы и засушливости. Из-за своего ультраосновного происхождения серпентиновые почвы также страдают низким соотношением кальция и магния и не имеют многих важных питательных веществ, таких как азот (N), фосфор (P) и калий (K). Серпентиновые почвы содержат высокие концентрации тяжелых металлов, включая хром, железо, кобальт и никель. В совокупности эти факторы создают серьезные экологические проблемы для растений, обитающих в серпантинных почвах.
Серпентинит - это мета-магматическая порода, образованная в результате метаморфической реакции оливина породы, перидотита, с водой. Серпентинит имеет пестрый, зеленовато-серый или голубовато-серый цвет и часто на ощупь восковидный. Порода часто содержит белые полосы хризотила, проходящие через нее, которые являются разновидностью встречающегося в природе асбеста. Асбест связан с множеством заболеваний человека, таких как мезотелиома, в результате длительного воздействия вдыхания частиц пыли. Следует соблюдать осторожность при работе на серпантиновых почвах или при работе с дроблеными серпентиновыми породами.
Серпентинит чаще всего образуется в океанической коре у поверхности земли, особенно там, где вода циркулирует в охлаждающих породах около срединно-океанических хребтов : массы образовавшихся ультраосновные породы обнаружены в офиолитах, включенных в континентальную кору вблизи нынешних и прошлых границ тектонической плиты.
Серпентиновые почвы происходят из ультраосновных пород. Ультрабазитовые породы - это магматические или метаморфические породы, содержащие более 70% минералов железа или магния.
Змеевидное обнажение высоко в пустыне Сискию на северо-западе Калифорнии - здесь Джеффри сосна доминирует в ландшафте. Серпентиновые почвы широко распространены на Земле, что частично отражает распространение офиолитов. Встречаются обнажения серпантинных почв на Балканском полуострове, в Турции, Альпах, на Кубе и в Новой Каледонии. В Северной Америке серпантинные почвы также присутствуют на небольших, но широко распространенных территориях на восточном склоне Аппалачей в восточной части Соединенных Штатов. Однако в Калифорнии находится большая часть серпантинных почв континента.
Солдаты восхищаются природной средой в Мэриленде С экологической точки зрения змеевидные почвы обладают тремя основными чертами: низкая продуктивность растений, высокий уровень эндемизма и типы растительности которые отличаются от соседних территорий.
Змеевидные растительные сообщества варьируются от влажных болот и топей до каменистых пустошей, и должны быть в состоянии выдерживать суровые экологические условия такой бедной почвы. В результате они часто резко отличаются от участков несмежевых почв, граничащих с серпентиновыми почвами. Растительные характеристики часто являются общими для типов флоры, встречающейся на серпентиновых почвах. Они будут демонстрировать «низкорослый» характер роста с тусклыми восковыми серо-зелеными листьями (видно на Eriogonum libertini ), которые позволяют удерживать воду и отражать солнечный свет соответственно. Другие возможные фенотипические признаки включают пигментированные стебли (как видно на Streptanthus howellii ) и иногда плотоядный характер, как видно на Darlingtonia californica. Некоторые примеры обычных растений, устойчивых к серпантину, включают: серую сосну (Pinus sabiniana), калифорнийскую сирень (Ceanothus sp.), Манзаниту (Arctostaphylos sp.), Живой дуб (Quercus sp.), Калифорнийский красный бутон (Cercis occidentalis), калифорнийский конский глаз ( Aesculus californica) и калифорнийский лавр (лавровое дерево) (Umbellularia californica). Области змеевидной почвы также являются домом для разнообразных растений, многие из которых являются редкими или исчезающими видами, такими как Acanthomintha duttonii, Pentachaeta bellidiflora, и Phlox hirsuta. В Калифорнии 45% таксонов, связанных с серпантином, редки или находятся под угрозой исчезновения. В Калифорнии для серпентиновых почв типичны такие кустарники, как кожевенный дуб (Quercus durata ) и прибрежная белолистная мансанита (Arctostaphylos viscida ssp. Pulchella).
преодолевая химические и физические проблемы, связанные с серпентиновыми почвами, растения выработали устойчивость к засухе, тяжелым металлам и ограниченным питательным веществам. Низкое соотношение кальция и магния приводит к ограничению роста и активности корней, ослаблению клеточных мембран и снижению усвоения основных питательных веществ. Адаптивный механизм к почвам с высоким содержанием магния выделяет больше ресурсов на глубокорастущие корни. Тяжелые металлы задерживают рост, вызывают дефицит железа, вызывают хлороз и ограничивают развитие корней. Множественные механизмы адаптации к тяжелым металлам включают исключение металлов путем ограничения поглощения корнями, компартментализацию металлов в различных органах или развитие толерантности к токсичности. На участках с низким содержанием азота физиологические эффекты на растения включают нарушение синтеза белка, хлороз, снижение тургора листьев, уменьшение количества листьев и побегов, снижение скорости роста и низкий урожай семян. Низкие уровни фосфора вызывают аналогичные эффекты низкого азота, но также вызывают уменьшение размера семян, меньшее соотношение корней и побегов и усиление водного стресса. Низкая влажность почвы приводит к снижению поглощения и транспорта питательных веществ, уменьшению открытия устьиц и снижению фотосинтетической способности, а также снижает рост и продуктивность растений. Змеевики имеют сильно развитую корневую систему, способствующую усвоению воды и питательных веществ. Например, Noccaea fendleri (также известная как трава Фендлера) - это гипераккумулятор никеля и Sedum laxum ssp. выражает сочность. В некоторых случаях симбиоз с эктомикоризной, толерантной к серпентину, помогает облегчить адаптацию растений к почвенным стрессорам на серпентине.
Адаптация к серпентиновым почвам развивалась многократно. Устойчивые к змею растениям эволюционно моложе, чем растения без змеевиков. Неоднородность серпентиновых сообществ в сочетании с их неоднородным распределением ограничивает поток генов, но способствует видообразованию и диверсификации. Неоднородность местообитаний является важным фактором уровня эндемизма и биоразнообразия в этой системе. Хотя неоднородное распространение объясняется высокой скоростью видообразования в сообществах змеевиков, с этим связан ряд проблем. Пространственная изоляция от источника и других популяций ограничивает поток генов, что может сделать эти популяции уязвимыми к изменяющимся условиям окружающей среды. Кроме того, существует высокий поток генов с незмеиными сообществами, которые могут вызвать генотипическое загрязнение, гибридизацию и нежизнеспособное потомство.
Уникальные растения, которые выживают в серпентиновых почвах, были использованы в процессе фиторемедиации, типа биоремедиации. Поскольку эти растения разработали специальные приспособления к высоким концентрациям тяжелых металлов, они использовались для удаления тяжелых металлов из загрязненной почвы.
В отличие от большинства экосистем, в змеевидных пустошах рост растений меньше ручей из-за токсичных минералов в воде. Змеиные пустоши - это уникальный экорегион, обнаруженный в некоторых частях Соединенных Штатов в небольших, но широко распространенных районах Аппалачи и Прибрежные хребты в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне. Богатые видами архипелаги сообществ составляют 1,5% территории государства. В Калифорнии 10% растений штата являются эндемиками змеевиков. Пустоши встречаются на обнажениях измененных ультрамафитов офиолитов.
. Они названы в честь минералов серпентиновой группы, в результате чего образуются серпентиновые почвы с необычно высокими концентрациями железо, хром, никель и кобальт. Змеиные пустоши часто состоят из пастбищ или саванн в районах, где климат обычно приводит к росту лесов.
Змеевидные почвы могут быть внесены поправки для поддержки сельскохозяйственных культур и пастбищ для выпаса скота. Это можно сделать, добавив в почву достаточное количество гипса. Добавляя гипс, pH почвы (потенциальный водород) может быть потенциально выровнен, создавая среду, в которой больше питательных веществ для растений находится в их доступном состоянии. Однако это может иметь последствия для выпаса скота. В статье из «Журнала микроэлементов в медицине и биологии » указывается, что 20% пастбищных животных имеют токсичные уровни никеля в почках, а 32% - токсичные уровни меди в печени (Миранда и др., 2009). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы увидеть, не окажет ли это потенциально негативное влияние на здоровье человека в отношении потребления говядины.
Природный заповедник «Солдаты в восторге» в округе Балтимор, штат Мэриленд, покрывает 1900 акров бесплодных змеевиков. В этом районе произрастает более 38 редких, находящихся под угрозой исчезновения видов растений; а также редких насекомых, камней и минералов.
Змеиные пустоши в природном заповеднике Рок-Спрингс, округ Ланкастер, штат Пенсильвания Природный заповедник Рок-Спрингс в округе Ланкастер, штат Пенсильвания, это 176 акров ( 71 га) охраняемая территория, которая является ярким примером змеиного бесплодия. Изначально это были пастбища, но тушение пожаров привело к превращению этой территории в лес. В этой бесплодной местности обитает редкая змеевидная астра, а также ряд редких видов бабочек и шкиперов.
в округе Честер, штат Пенсильвания, Ноттингемский парк, также известный как Серпентиновые степи, был рекомендован UMCES как заслуживающий статуса Национального природного памятника по многим причинам. Они включали поддержку ряда редких и эндемичных видов, нетронутую популяцию сосны смоляной, а также участок, имеющий историческое значение. С 1979 года Служба охраны природы работала с местным сообществом над защитой и сохранением нескольких участков в Змеиных пустошах на государственной линии, которые являются домом для этой хрупкой среды обитания.
