Змеиная почва
Змеиная почва - это необычный тип почвы , созданный выветрившимися ультрамафильными породами , такой как перидотит и ее метаморфические производные, такие как серпентинит . Точнее, Serpentine Sound содержит минералы , змеиной подгруппы особенно антигорит , ящерит и хризотильный или белый асбест, которые обычно встречаются в ультрамафических породах. Термин «змеиной» обычно используется для обозначения как типа почвы, так и на минеральной группе, которая образует его родительские материалы.
Змеистые почвы демонстрируют различные химические и физические свойства и, как правило, рассматриваются как плохие почвы для сельского хозяйства. Почва часто красновато -коричневая или серый цвет из -за высокого железа и низкого органического содержания. Геологически, районы с серпантиной коренной породой являются характерно крутыми, скалистыми и уязвимыми для эрозии, что заставляет многие серпентинские почвы быть довольно поверхностными. [ 1 ] Мелкие почвы и редкая растительность приводят к повышенной температуре почвы [ 2 ] и сухие условия. [ 1 ] Из-за их ультрамафического происхождения, серпентинские почвы также имеют низкое соотношение кальция к магностию и имеют низкий уровень во многих важных питательных веществах, таких как азот (N), фосфор (P) и калий (K). Змеистые почвы содержат высокие концентрации тяжелых металлов, включая хром, железо, кобальт и никель. [ 3 ] Вместе эти факторы создают серьезные экологические проблемы для растений, живущих в змеиных почвах.
Родительский рок
[ редактировать ]Серпентинит представляет собой мета -экстренную породу, образованную метаморфической реакцией оливино -рихской породы, перидотита , с водой. Серпентинит имеет пятнистый, зеленовато-серый или голубовато-серый цвет и часто является восковым на ощупь. Скала часто содержит белые полосы хризотила, проходящих через него, которые являются типом естественного асбеста . Асбест связан с множеством состояний здоровья человека, таких как мезотелиома, от давнего воздействия дыхания в частицах пыли. Следует соблюдать осторожность при работе в змеиных почвах или при работе со вмеченными змеиными скалами.
Серпентинит чаще всего образуется в океанической коре возле поверхности земли, особенно там, где вода циркулирует в охлаждающей породе вблизи середины океана : массы полученных ультрамафических породов обнаружены в офиолитах , включенных в континентальную кору вблизи настоящих и прошлые границы тектонических пластин .
Змеистые почвы получены из ультрамафических камней. Ультрамафические породы - это магматические или метаморфические породы, которые содержат более 70% железных или магниевых минералов. [ 4 ]
Распределение
[ редактировать ]
Змеистые почвы широко распространены на Земле, частично отражая распределение офиолитов . существуют обнажения змеиных почв, Альп, Альпы, Куба и Новая Каледония. На Балканском полуострове, Турции, Ньюфаундленде , острове Кипр , Альпах, Кубе и Новой Каледонии [ 2 ] В Северной Америке змеиные почвы также присутствуют в небольших, но широко распределенных районах на восточном склоне Аппалачских гор в восточной части Соединенных Штатов. [ 5 ] Тем не менее, в Калифорнии большинство серпантиновых почв континента.
Ботаника
[ редактировать ]
Экологически, змеиные почвы имеют три основные признаки: плохая продуктивность растений, высокий уровень эндемизма и типы растительности, которые отличаются от соседних районов. [ 6 ]
Зерпанциновые растительные сообщества варьируются от влажных болот и палочков до каменистых барменов и должны иметь возможность переносить суровые условия окружающей среды такой плохой почвы. В результате они часто резко отличаются от незерпентинских почвенных районов, граничащих с змеиными почвами. [ 4 ] Вегетативные характеристики часто используются среди видов флоры, обнаруженных на серпантиновых почвах. Они будут иметь «задержку» привычки к росту, с тусклыми восковыми, серо-зелеными листьями (наблюдаемыми в Eriogonum libertini ), которые обеспечивают удержание воды и отражение солнечного света соответственно. [ 7 ] Другие возможные фенотипические черты включают пигментированные стебли (как видно в Streptanthus howellii ) и иногда плотоядную природу, как видно из Darlingtonia Californica . Некоторые примеры общих серпантиновых толерантных растений включают серую сосну ( Pinus sabiniana ), Джеффри Пайн ( Pinus Jeffreyi ), Калифорния Lilac ( Ceanothus sp. ), Manzanita ( Arctostaphylos sp. ), Live Oak ( Quercus sp.), California Redbud ( Cercis occidentalis ), Калифорния Buckeye ( Aesculus Californica ), California Laurel (Bay Tree) ( Umbellularia californica ) и папоротники Aspidotis Densa и Polystichum Lemmonii .
Районы змеиной 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 со серпантином, редки или находятся под угрозой исчезновения. [ 8 ] В Калифорнии такие кустарники, как кожаный дуб ( Querercus Durcus ) и побережье белой манзаниты ( Arctostaphylos viscida ssp. Pulchella ), типичны для серпендениновых почв. [ 4 ]
Чтобы преодолеть химические и физические проблемы, представленные серпентинскими почвами, растения развили допуски к засухе, тяжелым металлам и ограниченным питательным веществам. [ 4 ] Низкое кальций: магниевые отношения вызывают ограниченный рост корней и активность корня, слабые клеточные мембраны и снижение поглощения важных питательных веществ. [ 9 ] Адаптивный механизм для высоких магниевых почв выделяет больше ресурсов на глубокие корни. [ 7 ] Тяжелые металлы. [ 9 ] [ 7 ] Многочисленные адаптивные механизмы для тяжелых металлов включают исключение металлов путем ограничения поглощения корнями, компартментализации металлов в различных органах или развития токсичности токсичности. [ 7 ] В местах, бедных азотом, физиологическое воздействие на растения включают нарушение синтеза белка, хлороз , снижение тургора листьев, уменьшение числа листьев и потока, снижение скорости роста и низкий уровень семян. [ 9 ] Низкие уровни фосфора вызывают сходные эффекты низкого азота, но также вызывают снижение размера семян, более низкие соотношения корня и побега и увеличение стресса воды. [ 9 ] Низкая влажность почвы вызывает снижение поглощения и переноса питательных веществ, снижение раскрытия устья и снижение фотосинтетической способности, а также снижает рост и продуктивность растений. [ 9 ] Змеиные растения имеют сильно развитые корневые системы для облегчения поглощения воды и питательных веществ. [ 7 ] Например, Noccaea Fendleri (он же Fendler's Penny Grass) является гипер-аккумулятором никеля, а Sedum Laxum экспрессирует суккульленность . В некоторых случаях симбиозы с серпентинским толерантным эктомикоризным, помогают облегчить адаптацию растений к эдафическим стрессорам на серпантине. [ 7 ]
Адаптация к змеиным почвам развивалась несколько раз. [ 7 ] [ 4 ] [ 1 ] [ 10 ] Змеиные растения эволюционно моложе, чем не серпентинские растения. [ 11 ] Гетерогенность змеиных сообществ в сочетании с их пятнистым распределением ограничивает поток генов, но способствует видообразованию и диверсификации. [ 11 ] Гетерогенность среды обитания вносят важное значение для уровня эндемизма и биоразнообразия в этой системе. Хотя пятничное распределение объясняется высокими показателями видообразования в змеиных сообществах, с этим связан ряд проблем. Пространственная изоляция от источника и других популяций ограничивает поток генов , [ 4 ] что может сделать эти популяции уязвимыми для изменения условий окружающей среды. Кроме того, существует высокий поток генов с незерпентинскими сообществами, которые могут вызвать генотипическое загрязнение , гибридизацию и нежизнеспособное потомство. [ 4 ]
Биоремедиация
[ редактировать ]Уникальные растения, которые выживают в змеиных почвах, использовались в процессе фиторемедиации , типа биоремедиации . Поскольку эти растения разработали специализированные адаптации к высоким концентрациям тяжелых металлов, они использовались для удаления тяжелых металлов из загрязненной почвы. [ 12 ]
Змеиные Барренс
[ редактировать ]
Змеистые барьеры - это уникальный экорегион, найденный в некоторых частях Соединенных Штатов в небольших, но широко распределенных районах Аппалачских гор и побережье Калифорнии на , Орегона и Вашингтона. [ 13 ] Богатые виды архипелаго общин составляют 1,5% территории земли. [ указать ] В Калифорнии 10% заводов штата являются серпантиновыми эндемиками. Барренс встречается на обнажениях измененных ультрамафических офиолитов .
Они названы в честь минералов змеиной группы , что приводит к змеиным почвам , с необычайно высокими концентрациями железа , хрома , никеля и кобальта . Змеистые баррены, как и в Грасс -Вэлли, штат Калифорния , часто состоят из пастбищ или саванны в районах, где климат обычно приводит к росту лесов. [ 14 ]
Змеистые почвы могут быть внесены поправки, чтобы поддержать сельскохозяйственные культуры и пастбища для выпаса скота. Это можно сделать, добавив достаточное количество гипса в почву. Добавляя гипс более благоприятное соотношение кальция к магнику, создавая лучший баланс питательных веществ растений. Это, однако, создает возможное значение для выпаса скота. В статье из журнала Trace Elements in Medicine и Biology показали, что 20% пасающих животных имели токсичные уровни никеля в своих почках, а у 32% были токсичные уровни меди в их печени. [ 15 ] Необходимо дальнейшее исследование, чтобы увидеть, потенциально ли это окажет негативное влияние на здоровье человека, поскольку оно относится к потреблению говядины.
Примеры
[ редактировать ]Солдаты наслаждаются природной окружающей средой в округе Балтимор, штат Мэриленд , охватывает 1900 акров серпантинового бесплодного. В этом районе более 38 редких, угрожаемых и исчезающих видов растений; а также редкие насекомые, камни и минералы. [ 16 ]
Природный заповедник Рок-Спрингс в округе Ланкастер, штат Пенсильвания, представляет собой собственность площадью 176 акров (71 га), сохранившаяся в охране округа Ланкастер , которая является ярким примером бесплодного змеиного. Первоначально это было пастбища, но подавление лесных пожаров привело к превращению района в лес. Этот бесплодный содержит редкий серпантин астер ( Symphyotrichum depauperatum ), а также ряд редких видов мотыльков и шкиперов . [ 17 ]
В округе Честер, штат Пенсильвания , в Ноттингемском парке, он же змеиной Барренс, был рекомендован UMCES как заслуживающие национального обозначения природного достопримечательностей на многочисленных местах. Они включали в себя поддержку ряда редких и эндемичных видов, неповрежденную популяцию сосны , а также место, имеющее историческое значение. [ 14 ] С 1979 года охрана природы работала с местным сообществом, чтобы защитить и сохранить несколько трактов в государственных змеиных барренах, в которых находится эта хрупкая среда обитания. [ 18 ]
Buck Creek Serpentine Barrens в Национальном лесу Нантахала в округе Клэй, штат Северная Каролина , является еще одним примером. Доминирующими типами пород являются серпентинизированные дюниты и оливин , с переменной глубиной почвы в диапазоне от 0 до 60 сантиметров (от 0 до 24 дюймов) и обнажками пород, представляющих 5–10% местного ландшафта. Национальная классификация растительности США для этого сообщества - «Бартрамафический обнажение южного голубого хребта» и, как считается, является уникальной для района Бак -Крик. В 1995 году Лесная служба Соединенных Штатов начала активное управление консервацией участка, в первую очередь с предписанных контролируемых ожогов , которые, наряду с некоторым ручным удалением покровного положения, добились успеха в регенерирующих популяциях ранее разреженных видов. В дополнение к более чем 20 сохранению видов растений, астр Рианнона ( Symphyotrichum Rhiannon ) был описан в 2004 году и является эндемичным для этих барменов. [ 19 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в Брэди, Кристи У.; Круккеберг, Артур Р.; Брэдшоу -младший, HD (2005). «Эволюционная экология адаптации растений к змеиным почвам». Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 36 : 243–266. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.35.021103.105730 .
- ^ Jump up to: а беременный Круккеберг, Артур Р. (2002). Геология и жизнь растений: влияние рельефа и типов пород на растения . Университет Вашингтона Пресс. ISBN 978-0-295-98203-8 Полем OCLC 475373672 . [ страница необходима ]
- ^ Чиаруччи, Алессандро; Бейкер, Алан Дж. М. (2007). «Достижения в экологии змеиных почв» . Растение и почва . 293 (1–2): 1–2. Bibcode : 2007plsoi.293 .... 1c . doi : 10.1007/s11104-007-9268-7 . S2CID 35737876 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин Круккеберг, Артур Р. (2006). Введение в калифорнийские почвы и растения: змеиные, весенние бассейны и другие геоботанические чудеса . Калифорнийский университет. ISBN 978-0-520-23372-0 Полем OCLC 928683002 . [ страница необходима ]
- ^ Данн, Кевин Т. (1988). Следы на Аппалачи: естественная история змеиного в восточной части Северной Америки . Нью -Брансуик: издательство Университета Рутгерса. ISBN 0-8135-1323-5 . [ страница необходима ]
- ^ Whittaker, RH (1954). «Экология змеиных почв». Экология . 35 (2): 258–288. Bibcode : 19544ecol ... 35..258W . doi : 10.2307/1931126 . JSTOR 1931126 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин Харрисон, Сьюзен ; Раджакаруна, Нишанта (2011). Serpentine: эволюция и экология модельной системы . Калифорнийский университет. ISBN 9780520268357 Полем OCLC 632224033 . [ страница необходима ]
- ^ Safford, HD; Viers, JH; Харрисон, SP (2005). «Серпантин эндемизм в калифорнийской флоре: база данных змеиного сродства» . Мадроньо . 52 (4): 222. DOI : 10.3120/0024-9637 (2005) 52 [222: seitcf] 2.0.co; 2 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Зефферман, Эмили; Стивенс, Йенс Т.; Чарльз, Грейс К.; Данбар-Ирвин, Мила; Эмам, Таране; Фик, Стивен; Моралес, Лаура v.; Вольф, Кристина М.; Молодой, Дерек Дж.Н.; Янг, Трумэн П. (2015). «Растительные сообщества на суровых участках менее захватываются: краткое изложение наблюдений и предлагаемых объяснений» . AOB растения . 7 : PLV056. doi : 10.1093/aobpla/plv056 . PMC 4497477 . PMID 26002746 .
- ^ Арнольд, Брайан Дж.; Ланер, Бретт; Дакоста, Джеффри М.; Вейсман, Кэролайн М.; Холлистер, Джесси Д.; Соль, Дэвид Э.; Бомбли, Кирстен; Янт, Леви (2016). «Заимствованные аллели и конвергенция в серпантиновой адаптации» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 113 (29): 8320–5. Bibcode : 2016pnas..113.8320a . doi : 10.1073/pnas.1600405113 . PMC 4961121 . PMID 27357660 .
- ^ Jump up to: а беременный Anacker, Brian L.; Whittall, Justen B.; Голдберг, Эмма Э.; Харрисон, Сьюзен П. (2011). «Происхождение и последствия змеиного эндемизма в калифорнийской флоре» . Эволюция 65 (2): 365–76. doi : 10.1111/j.1558-5646.2010.01114.x . PMID 20812977 . S2CID 22429441 .
- ^ НАТО ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ИНСТИТУТ ОБСЛУЖИВАНИЯ О ПИТОРЕМЕМИДАЦИИ ЗАМЕРЕНИЯ САМЕЙСТВО, МОРЕЛЬ, J.-L., Echevarria, G. & Gonchrova, N. (2006). Фиторемедиация металлических почв. Серия НАТО Наука, т. 68. Дордрехт: Спрингер.
- ^ Anderson, Roger C. и др., Саваннас, Барренс и Растительные Сообщества Растилов в Северной Америке, гл. 19, издательство Кембриджского университета, 1999, ISBN 0-521-57322-X
- ^ Jump up to: а беременный «Оценка зрелости Ноттингем Парк», Umces-Al, получена 10 мая 2009 года.
- ^ Миранда, М.; Бенедито, JL; Blanco-Penedo, I.; López-Lamas, C.; Мерино, а.; Лопес-Алонсо, М. (2009). «Накопление металлов у крупного рогатого скота, поднятое в зоне змеиного змеи,: взаимосвязь между концентрациями металлов в почве, тканях корма и животных». Журнал следовых элементов в медицине и биологии . 23 (3): 231–8. doi : 10.1016/j.jtemb.2009.03.004 . PMID 19486833 .
- ^ «Департамент природных ресурсов Мэриленда - служба парка Мэриленд» . Архивировано из оригинала 2012-11-08 . Получено 2012-11-07 . [ Полная цитата необходима ]
- ^ «Природная заповедника Рок -Спрингс», веб -сайт охраны округа Ланкастер, полученный 10 мая 2009 г.. Архивировано 22 февраля 2009 г., на машине Wayback
- ^ «Места, которые мы защищаем: государственный змеиной Барренс, Пенсильвания», получен 20 июля 2020 года.
- ^ USFS (ND). «Восстановление Buck Creek Serpentine Barrens, район Таскити Рейнджер, Национальный лес Нантахала» . www.fs.fed.us. Лесная служба Соединенных Штатов , USDA . Архивировано из оригинала 4 сентября 2021 года . Получено 4 сентября 2021 года .
- Whittaker, RH, Walker, R., Kruckeberg, A., «Экология змеиных почв». Департамент XXXRADIOLICOLICAL. 1954. стр. 258–275.web. http://www.californiachaparral.com/images xxx/whittaker_eco_of_serpentine_soils_1954_ii.pdf.accced 05/2017.
- Департамент природных ресурсов. «Природные общины-спередовые луга». Мэриленд.gov. XXXWEB. http://dnr2.maryland.gov/wildlife/pages/plants_wildlife/serpentine.aspx.acccesed xxx05/2017.
- Эллис, М. "Должны ли мы беспокоиться об асбесте в змеином роке?". Бэй природа. 2013. Веб. https://baynature.org/article/should-we-be-worried-about-asbestos-in-serpentine-rock/ . Доступ 05/2017.
- Калифорнийский университет. «Деревья и кустарники для северной Калифорнии Serpentine Xxxlandscapes». Отделение сельского хозяйства и природных ресурсов. 2009. Веб. http: // anrcatalog . xxxucanr.edu/pdf/8400.pdf.acccesed 05/2017.
- USDA. «Змеистые почвы и адаптация растений». Министерство сельского хозяйства США. Веб - https://www.fs.fed.us/wildflowers/beauty/serpentines/adaptations.shtml по состоянию на 05/2017.
