Rodzaj skały macierzystej ma niebagatelny wpływ na skład chemiczny gleb oraz dobór gatunkowy siedlisk. Najbardziej charakterystycznymi skałami Karkonoszy są: granit i łupek łyszczykowy. Pokrywy stokowe oraz roślinność tej części Sudetów można dość łatwo obserwować wędrując górskimi szlakami. Dziś jednak proponuję Wam niecodzienną wycieczkę na Przedgórze Sudeckie.

Dolny Śląsk jest jedynym miejscem w Polsce, gdzie możemy spotkać skały ultrazasadowe, które są inaczej nazywane ultrabazytami. Cechą wyróżniającą te skały jest niska zawartość SiO2 tj. poniżej 40 %. Mówiąc o skałach ultrazasadowych mam na myśli: perydotyt oraz serpentynit. Perydotyt to skała magmowa głębinowa pochodząca wprost z płaszcza ziemskiego. Głównymi minerałami są oliwiny tj.: forsteryt (Mg2SiO4) i fajalit (Fe2SiO4), które krystalizują w warunkach wysokiego ciśnienia oraz temperatury.

Natomiast serpentynit to skała metamorficzna o składzie mineralnym, w którym dominują minerały z grupy serpentynu (antygoryt, chryzotyl), występują relikty oliwinowe oraz amfibole i pirokseny. Powstaje on najczęściej w tzw. metamorfizmie dna oceanicznego. Poprzez system spękań i szczelin woda morska przemieszcza się w kierunku wcześniej wspomnianego perydotytu powodując zapoczątkowanie procesu serpentynityzacji. Czyli najprościej tłumacząc kosztem oliwinów tworzą się serpentyny.

W wyżej wymienionych skałach można również spotkać spinele oraz tlenki chromu. Opisane skały tworzą ofiolity czyli specyficzne sekwencje skał zbudowane od spągu (dołu) z: perydotytu, gabra, bazaltu (dajki pakietowe), law poduszkowych i osadów oceanicznych. Niezmiernie ważną cechą obu skał jest znacząca zawartość metali ciężkich, głównie: Ni, Cr i Co. Okazuje się, że nie zawsze odpowiedzialny jest człowiek za „zanieczyszczenie środowiska”, jeśli w tym przypadku możemy mówić o jakimkolwiek zanieczyszczeniu. Jeśli chodzi o makroskładniki to skały te zawierają warte podkreślenia ilości Mg oraz niskie Ca czy K.

Minerał z grupy serpentynów. Wiry k. Sobótki

Ultrabazyty można spotkać głównie w Polsce: w masywie Szklar, masywie Gogołów – Jordanów z grupą górską Ślęży, masywie Braszowic – Brzeźnicy.

Góra Radunia – gleby serpentynitowe

W masywie Szklar (8 km na płn. od Ząbkowic Śląskich) mamy do czynienia ze zmetamorfizowanym perydotytem. W trzeciorzędzie na tym terenie panował klimat gorący oraz bardzo wilgotny powodując wietrzenie sialitowe tej skały. In situ powstała specyficzna zwietrzelina (stanowiła rudę żelazo – niklu dla tutejszej huty), która została „zepchnięta” przez lądolód w kierunku południowym.

Po wycofaniu się lądolodu skandynawskiego na tych skałach wykształciły się gleby w klimacie umiarkowanym przejściowym, które obecnie możemy podziwiać. W literaturze światowej gleby rozwinięte na serpentynicie, jak i perydotycie (pomimo różnego składu mineralnego skał) określane są jako tzw. gleby serpentynitowe, gdyż charakteryzują się podobnym składem chemicznym. Utwory te, podobnie jak skały zawierają znaczące ilości Mg, niski stosunek Ca/Mg, znikome ilości K oraz są wzbogacone w metale ciężkie.

Taki skład chemiczny jest wielce niesprzyjający dla prawidłowego rozwoju i fizjologii roślin. Dodatkową przeszkodą w rozwoju flory jest mała miąższość tych gleb. Temat mobilności, biodostępności tych pierwiastków i ich wpływ na rośliny jest szeroko dyskutowany przez naukowców z całego świata. Ubogość gleb w makronutrienty oraz wzbogacenie w pierwiastki śladowe powoduje, że rośliny narażone są na stres. Duża część flory naczyniowej nie radzi sobie z takimi warunkami, co prowadzi do zasiedlania tego ekosystemu przez specyficzną florę serpentynową, lub jak w przypadku Szklar przez zbiorowiska trawiaste.

Zbiorowisko trawiaste w masywie Szklar

W tym kontekście możemy wyróżnić dwojakiego rodzaju rośliny tj. rośliny tolerancyjne oraz hiperakumulatory (w Polsce nie są jeszcze praktycznie zbadane). Roślina tolerancyjna kumuluje Ni głównie w wakuolach (swoistego rodzaju rezerwuar wody) korzenia, jednocześnie nie dopuszczając do migracji do części nadziemnej. Powoduje to prawidłowy rozwój danego gatunku. Natomiast hiperakumulatory największe ilości Ni (tj. ponad 1000 mg/kg suchej masy) gromadzą w liściach i pędach.

Taksonom tej grupy nie przeszkadzają takie warunki, gdyż wykształciły odpowiednie mechanizmy obronne w postaci różnorodnych związków chemicznych. Najsłynniejszym hiperakumulatorem jest drzewo Sebertia acuminata (brak polskiej nazwy) z Nowej Kaledonii, które w swoim zielonym lateksie gromadzi do 25 % wag. niklu!

Procentowy udział poszczególnych rodzin roślin w zestawieniu hiperakumulujących Ni gatunków na świecie w 2000 roku. (na podstawie Baker J.M.A. & Reeves D.R.)

Pomimo już kilkudziesięcioletnich badań nad ekosystemami serpentynitowymi (nazywanymi również ultramaficznymi), do tej pory dokładnie nie wiadomo jaki związek biologiczny odpowiedzialny jest za tego rodzaju odporność i co jest przekaźnikiem niklu. Naukowcy przypuszczają, że mogą to być aminokwasy.

Bardzo interesującą informacją jest także fakt, że zwiększone ilości metali ciężkich w częściach nadziemnych pełnią funkcję owadobójczą. Dolny Śląsk może się poszczycić jednym, dotychczas znanym przedstawicielem flory serpentynowej tj.: Zanokcicą serpentynową Asplenium adulterinum, która rośnie tylko w szczelinach skał ultrazasadowych i oczywiście podlega ścisłej ochronie gatunkowej. Paproć ta jest gatunkiem priorytetowym dla Unii Europejskiej, a co za tym idzie przekazywane są fundusze na odpowiednie utrzymanie jej siedlisk.

Zanokcica serpentynowa

O ważności tego tematu może świadczyć fakt utworzenia towarzystwa: „International Serpentine Ecology Society”, które organizuje cykliczne konferencje naukowe.

Badania prowadzone nad tymi roślinami mogą w przyszłości nam pomóc w oczyszczaniu zdegradowanych środowisk przez człowieka. Jest to szczególnie ważne, ponieważ fitoremediacja (oczyszczanie gleb za pomocą roślin) jest naturalną i nieinwazyjną w środowisko metodą.

Tekst i zdjęcia: Artur Pędziwiatr

Literatura:
1. Raskin I., Ensley D.B., 2000, „Phytoremediation of toxic metals – Using plants to clean up the environment”, John Wiley & Sons, Inc.,
2. Kierczak J., Neel C., Bril H., Puziewicz J. 2007, „Effect of mineralogy and pedoclimatic variations on Ni and Cr distribution in serpentine soils under temperate climate”, Geoderma 142 (2007) 165–177.
3. Majerowicz A., 2006 „Krótki przewodnik terenowy po skałach ofiolitowego zespołu Ślęży oraz ich petrologicznej i geologicznej historii” Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego

Tekst ukazał się drukiem w numerze 1/2012 czasopisma