Solo serpentino - Serpentine soil

O solo serpentino é um tipo de solo incomum produzido por rochas ultramáficas intemperizadas , como o peridotito, e seus derivados metamórficos , como o serpentinito . Mais precisamente, o solo serpentino contém minerais do subgrupo serpentino , especialmente antigorita , lagarto e crisotila ou amianto branco, todos comumente encontrados em rochas ultramáficas. O termo "serpentina" é comumente usado para se referir ao tipo de solo e ao grupo mineral que forma seus materiais originais.

Solos serpentinos exibem propriedades físicas e químicas distintas e são geralmente considerados solos pobres. O solo é freqüentemente avermelhado, marrom ou cinza devido ao seu alto teor de ferro e baixo conteúdo orgânico. Geologicamente, as áreas com rocha rochosa serpentina são caracteristicamente íngremes, rochosas e vulneráveis ​​à erosão, o que faz com que muitos solos serpentinos sejam bastante rasos. Os solos rasos e a vegetação esparsa levam a elevadas temperaturas do solo e condições de seca. Devido à sua origem ultramáfica, os solos serpentinos também têm uma proporção baixa de cálcio para magnésio e carecem de muitos nutrientes essenciais, como nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Solos de serpentina contêm altas concentrações de metais pesados, incluindo cromo, ferro, cobalto e níquel. Juntos, esses fatores criam sérios desafios ecológicos para as plantas que vivem em solos serpentinos.

Rocha mãe

A serpentinita é uma rocha metaígnea formada pela reação metamórfica da rocha rica em olivina , peridotito , com água. A serpentinita tem uma cor mosqueada cinza-esverdeada ou cinza-azulada e costuma ser cerosa ao toque. A rocha geralmente contém faixas brancas de crisotila que passam por ela, que são um tipo de amianto que ocorre naturalmente . O amianto está relacionado a uma série de condições de saúde humana, como o mesotelioma, devido à exposição prolongada da respiração das partículas de poeira. Deve-se ter cuidado ao trabalhar em solos serpentinos ou ao trabalhar com rochas serpentinas trituradas.

O serpentinito se forma mais frequentemente na crosta oceânica perto da superfície da terra, particularmente onde a água circula na rocha em resfriamento perto das dorsais meso-oceânicas : as massas da rocha ultramáfica resultante são encontradas em ofiolitos incorporados na crosta continental perto dos limites das placas tectônicas atuais e passadas .

Solos serpentinos são derivados de rochas ultramáficas. As rochas ultramáficas são rochas ígneas ou metamórficas que contêm mais de 70% de minerais de ferro ou magnésio.

Distribuição

Afloramento serpentino no alto da região selvagem de Siskiyou, no noroeste da Califórnia - aqui o pinheiro Jeffrey domina a paisagem.

Os solos serpentinos são amplamente distribuídos na Terra, em parte refletindo a distribuição dos ofiolitos . Existem afloramentos de solos serpentinos na Península Balcânica, Turquia, ilha de Chipre , Alpes, Cuba e Nova Caledônia. Na América do Norte, os solos serpentinos também estão presentes em áreas pequenas, mas amplamente distribuídas na encosta leste das montanhas Apalaches, no leste dos Estados Unidos. No entanto, a Califórnia possui a maioria dos solos serpentinos do continente.

Botânica

Ecologicamente, os solos serpentinos têm três características principais: baixa produtividade das plantas, altas taxas de endemismo e tipos de vegetação distintos das áreas vizinhas.

As comunidades de plantas serpentinas variam de pântanos úmidos e pântanos a barrens rochosos, e devem ser capazes de tolerar as duras condições ambientais de um solo tão pobre. Como resultado, muitas vezes são drasticamente diferentes das áreas de solo não serpentino que fazem fronteira com os solos serpentinos. As características vegetativas são freqüentemente compartilhadas entre os tipos de flora encontrados em solos serpentinos. Eles exibirão um hábito de crescimento "atrofiado", com folhas cerosas opacas e verde-acinzentadas (vistas em Eriogonum libertini ), que permitem a retenção de água e a reflexão da luz solar, respectivamente. Outras possíveis características fenotípicas incluem hastes pigmentadas (como visto no Streptanthus howellii ) e ocasionalmente uma natureza carnívora como visto na Darlingtonia californica . Alguns exemplos de plantas tolerantes à serpentina comuns incluem: Gray Pine ( Pinus sabiniana ), California Lilac ( Ceanothus sp. ), Manzanita ( Arctostaphylos sp. ), Live-Oak ( Quercus sp.), California Redbud ( Cercis occidentalis ), California Buckeye ( Aesculus californica ) e louro da Califórnia (árvore da baía) ( Umbellularia californica ). Áreas de solo serpentino também abrigam diversas plantas, muitas das quais são espécies raras ou ameaçadas de extinção , como Acanthomintha duttonii , Pentachaeta bellidiflora e Phlox hirsuta . Na Califórnia, 45% dos taxa associados à serpentina são raros ou ameaçados de extinção. Na Califórnia, arbustos como o carvalho de couro ( Quercus durata ) e costa Whiteleaf manzanita ( Arctostaphylos viscida ssp. Pulchella ) são típicos de solos serpentina.

Para superar os desafios químicos e físicos apresentados pelos solos serpentinos, as plantas desenvolveram tolerâncias à seca, metais pesados ​​e nutrientes limitados. As baixas proporções de cálcio: magnésio causam crescimento e atividade radiculares limitados, membranas celulares fracas e absorção reduzida de nutrientes essenciais. Um mecanismo adaptativo para solos com alto teor de magnésio aloca mais recursos para raízes de crescimento profundo. Os metais pesados ​​retardam o crescimento, induzem a deficiência de ferro, causam clorose e restringem o desenvolvimento das raízes. Múltiplos mecanismos adaptativos para metais pesados ​​incluem a exclusão de metais pela restrição da absorção pelas raízes, compartimentação de metais em vários órgãos ou o desenvolvimento de tolerância à toxicidade. Em locais pobres em nitrogênio, os efeitos fisiológicos nas plantas incluem síntese de proteínas prejudicada, clorose , turgor foliar reduzido, número reduzido de folhas e perfilhos, taxa de crescimento reduzida e baixo rendimento de sementes. Os baixos níveis de fósforo causam efeitos semelhantes ao baixo teor de nitrogênio, mas também causam tamanho reduzido da semente, menor proporção de raiz para parte aérea e aumento do estresse hídrico. A baixa umidade do solo causa redução na absorção e transporte de nutrientes, diminuição da abertura estomática e redução da capacidade fotossintética, além de reduzir o crescimento e a produtividade das plantas. As plantas serpentinas desenvolveram fortemente sistemas de raízes para facilitar a absorção de água e nutrientes. Por exemplo, Noccaea fendleri (também conhecido como grama de Fendler) é um hiperacumulador de níquel e Sedum laxum ssp. expressa suculência . Em alguns casos, simbioses com ectomicorrízicos tolerantes à serpentina ajudam a facilitar a adaptação das plantas a estressores edáficos na serpentina.

A adaptação a solos serpentinos evoluiu várias vezes. As plantas tolerantes à serpentina são evolutivamente mais jovens do que as plantas não serpentinas. A heterogeneidade das comunidades serpentinas, juntamente com sua distribuição irregular, limita o fluxo gênico, mas promove a especiação e a diversificação. A heterogeneidade do habitat é um contribuinte importante para o nível de endemismo e biodiversidade neste sistema. Embora a distribuição irregular seja atribuída às altas taxas de especiação em comunidades de serpentinas, há uma série de desafios associados a isso. O isolamento espacial da fonte e de outras populações limita o fluxo gênico , o que pode tornar essas populações vulneráveis ​​às mudanças nas condições ambientais. Além disso, existe um alto fluxo gênico com as comunidades não serpentinas que podem causar poluição genotípica , hibridização e descendência inviável.

Biorremediação

As plantas únicas que sobrevivem em solos serpentinos têm sido utilizadas no processo de fitorremediação , um tipo de biorremediação . Uma vez que essas plantas desenvolveram adaptações especializadas para altas concentrações de metais pesados, elas têm sido usadas para remover metais pesados ​​de solo poluído.

Serpentine Barrens

Ao contrário da maioria dos ecossistemas, em barrens serpentinos há menos crescimento de plantas perto de um riacho, devido aos minerais tóxicos na água.

Serpentine barrens é uma ecorregião única encontrada em partes dos Estados Unidos, em áreas pequenas, mas amplamente distribuídas, das Montanhas Apalaches e das cordilheiras da Califórnia , Oregon e Washington. Arquipélagos de comunidades ricas em espécies compreendem 1,5% da área territorial do estado. Na Califórnia, 10% das plantas do estado são endêmicas serpentinas. Os barrens ocorrem em afloramentos de ofiolitos ultramáficos alterados .

Eles são nomeados para minerais do grupo serpentino , resultando em solos serpentinos , com concentrações excepcionalmente altas de ferro , cromo , níquel e cobalto . Serpentine barrens, como em Grass Valley, Califórnia , geralmente consistem em pastagens ou savanas em áreas onde o clima normalmente levaria ao crescimento de florestas.

Os solos serpentinos podem ser corrigidos para sustentar plantações e pastagens para pastagem de gado. Isso pode ser feito adicionando grandes quantidades de gesso ao solo. Ao adicionar gesso, pode-se desenvolver uma proporção mais favorável de cálcio para magnésio, criando um melhor equilíbrio de nutrientes para as plantas. No entanto, isso representa uma possível implicação para o gado em pastoreio. Um artigo do “ Journal ofTrace Elements in Medicine and Biology ” discerniu que 20% dos animais em pastejo tinham níveis tóxicos de níquel nos rins e 32% tinham níveis tóxicos de cobre no fígado (Miranda et al. 2009). Mais estudos são necessários para ver se isso terá um efeito potencialmente negativo na saúde humana no que se refere ao consumo de carne bovina.

Exemplos

A Área Ambiental Natural Soldiers Delight no Condado de Baltimore, Maryland , cobre 1.900 acres de área estéril e serpentina. A área tem mais de 38 espécies de plantas raras, ameaçadas e em perigo de extinção; bem como insetos, rochas e minerais raros.

Serpentine Barrens na Reserva Natural Rock Springs, Condado de Lancaster, Pensilvânia

Rock Springs Nature Preserve em Lancaster County, Pensilvânia , é uma propriedade de 176 acres (71 ha) conservada pela Lancaster County Conservancy que é um excelente exemplo de estéril serpentina. Era originalmente uma pastagem, mas a supressão de incêndios levou à conversão da área em floresta. Esta estéril contém o aster serpentino raro ( Symphyotrichum depauperatum ), bem como uma série de espécies raras de mariposas e saltadores .

No Condado de Chester, Pensilvânia , o Parque de Nottingham, também conhecido como Serpentine Barrens, foi recomendado pela UMCES como merecedor da designação de Marco Natural Nacional , por vários motivos. Eles incluíam o apoio a uma série de espécies raras e endêmicas, uma população intacta de pinheiro-bravo e também o local com significado histórico . Desde 1979, a Nature Conservancy tem trabalhado com a comunidade local para proteger e preservar várias áreas em Serpentine Barrens, que abrigam esse habitat frágil.

Buck Creek Serpentine Barrens na Floresta Nacional de Nantahala em Clay County, Carolina do Norte, é outro exemplo. Os tipos de rocha dominantes são dunito e olivina serpentinizados , com profundidades de solo variáveis ​​variando de 0 a 60 centímetros (0 a 24 polegadas) e afloramentos rochosos representando 5–10% da paisagem local. A Classificação Nacional de Vegetação dos EUA para esta comunidade é "Southern Blue Ridge Ultramafic Outcrop Barren" e acredita-se que seja exclusiva da área de Buck Creek. Em 1995, o Serviço Florestal dos Estados Unidos começou o manejo de conservação ativo do local, principalmente com queimadas controladas prescritas , que, junto com alguma remoção manual da cobertura, teve sucesso na regeneração de populações de espécies anteriormente esparsas. Além de mais de 20 espécies de plantas listadas conservacionalmente, o aster de Rhiannon ( Symphyotrichum rhiannon ) foi descrito em 2004 e é endêmico para esses barrens.

Veja também

Referências

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