Suelo serpentino
Tipo de suelo
Solidago multiradiata , Erigeron aureus y Adiantum aleuticum en suelo rocoso serpentino

El suelo serpentino es un tipo de suelo poco común producido por rocas ultramáficas meteorizadas como la peridotita y sus derivados metamórficos como la serpentinita . Más precisamente, el suelo serpentino contiene minerales del subgrupo serpentino , especialmente antigorita , lizardita y crisotilo o asbesto blanco, todos los cuales se encuentran comúnmente en rocas ultramáficas. El término "serpentina" se usa comúnmente para referirse tanto al tipo de suelo como al grupo mineral que forma sus materiales parentales.

Los suelos serpentinos presentan propiedades físicas y químicas distintivas y generalmente se consideran suelos pobres para la agricultura. El suelo suele ser de color rojizo, marrón o gris debido a su alto contenido de hierro y bajo contenido orgánico. Geológicamente, las áreas con lecho rocoso serpentino son característicamente empinadas, rocosas y vulnerables a la erosión, lo que hace que muchos suelos serpentinos sean bastante superficiales. [1] Los suelos poco profundos y la vegetación escasa conducen a temperaturas elevadas del suelo [2] y condiciones secas. [1] Debido a su origen ultramáfico, los suelos serpentinos también tienen una baja relación calcio-magnesio y tienen bajos niveles de muchos nutrientes esenciales como nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). Los suelos serpentinos contienen altas concentraciones de metales pesados, incluidos cromo, hierro, cobalto y níquel. [3] Juntos, estos factores crean serios desafíos ecológicos para las plantas que viven en suelos serpentinos.

Roca madre

La serpentinita es una roca metaígnea formada por la reacción metamórfica de la peridotita , una roca rica en olivino , con el agua. La serpentinita tiene un color gris verdoso moteado o gris azulado y suele ser cerosa al tacto. La roca suele contener vetas blancas de crisotilo que la atraviesan, que son un tipo de amianto natural . El amianto está relacionado con una serie de afecciones de salud humana, como el mesotelioma, por exposición prolongada a la inhalación de partículas de polvo. Se debe tener precaución al trabajar en suelos serpentinos o al trabajar con rocas serpentinas trituradas.

La serpentinita se forma con mayor frecuencia en la corteza oceánica cerca de la superficie de la tierra, particularmente donde el agua circula en la roca que se enfría cerca de las dorsales oceánicas : masas de la roca ultramáfica resultante se encuentran en ofiolitas incorporadas en la corteza continental cerca de los límites de las placas tectónicas presentes y pasadas .

Los suelos serpentinos se derivan de rocas ultramáficas. Las rocas ultramáficas son rocas ígneas o metamórficas que contienen más del 70% de minerales de hierro o magnesio. [4]

Distribución

Afloramiento serpentino en lo alto del desierto Siskiyou , en el noroeste de California; aquí el pino Jeffrey domina el paisaje.

Los suelos serpentinos están ampliamente distribuidos en la Tierra, en parte reflejando la distribución de las ofiolitas . Hay afloramientos de suelos serpentinos en la península de los Balcanes, Turquía, Terranova , la isla de Chipre , los Alpes, Cuba y Nueva Caledonia. [2] En América del Norte, los suelos serpentinos también están presentes en áreas pequeñas pero ampliamente distribuidas en la vertiente oriental de los Montes Apalaches en el este de los Estados Unidos. [5] Sin embargo, California tiene la mayoría de los suelos serpentinos del continente.

Botánica

Área de medio ambiente natural Soldiers Delight en Maryland

Ecológicamente, los suelos serpentinos tienen tres características principales: baja productividad vegetal, altas tasas de endemismo y tipos de vegetación que son distintos de los de las áreas vecinas. [6]

Las comunidades de plantas serpentinas varían desde pantanos y ciénagas húmedas hasta páramos rocosos y deben ser capaces de tolerar las duras condiciones ambientales de un suelo tan pobre. Como resultado, a menudo son drásticamente diferentes de las áreas de suelo no serpentino que bordean los suelos serpentinos. [4] Las características vegetativas a menudo se comparten entre los tipos de flora que se encuentran en los suelos serpentinos. Exhibirán un hábito de crecimiento "atrofiado", con hojas cerosas opacas, de color verde grisáceo (vistas en Eriogonum libertini ), que permiten la retención de agua y la reflexión de la luz solar respectivamente. [7] Otros posibles rasgos fenotípicos incluyen tallos pigmentados (como se ve en Streptanthus howellii ) y ocasionalmente una naturaleza carnívora como se ve en Darlingtonia californica . Algunos ejemplos de plantas comunes tolerantes a la serpentina incluyen el pino gris ( Pinus sabiniana ), el pino Jeffrey ( Pinus jeffreyi ), la lila de California ( Ceanothus sp. ), la manzanita ( Arctostaphylos sp. ), el roble vivo ( Quercus sp.), el cercis de California ( Cercis occidentalis ), el castaño de Indias de California ( Aesculus californica ), el laurel de California ( Umbellularia californica ) y los helechos Aspidotis densa y Polystichum lemmonii .

Las áreas de suelo serpentino también albergan diversas plantas, muchas de las cuales son especies raras o en peligro de extinción, como Acanthomintha duttonii , Pentachaeta bellidiflora y Phlox hirsuta . En California, el 45% de los taxones asociados con la serpentina son raros o están en peligro de extinción. [8] En California, arbustos como el roble de cuero ( Quercus durata ) y la manzanita de hoja blanca de la costa ( Arctostaphylos viscida ssp. pulchella ) son típicos de los suelos serpentinos. [4]

Para superar los desafíos químicos y físicos que presentan los suelos serpentinos, las plantas han desarrollado tolerancias a la sequía, los metales pesados ​​y los nutrientes limitados. [4] Las proporciones bajas de calcio:magnesio causan un crecimiento y una actividad radicular limitados, membranas celulares débiles y una absorción reducida de nutrientes esenciales. [9] Un mecanismo adaptativo a los suelos con alto contenido de magnesio asigna más recursos a las raíces de crecimiento profundo. [7] Los metales pesados ​​atrofian el crecimiento, inducen deficiencia de hierro, causan clorosis y restringen el desarrollo de las raíces. [9] [7] Múltiples mecanismos adaptativos a los metales pesados ​​incluyen la exclusión de metales al restringir la absorción por las raíces, la compartimentación de metales en varios órganos o el desarrollo de tolerancia a la toxicidad. [7] En sitios pobres en nitrógeno, los efectos fisiológicos en las plantas incluyen síntesis proteica deteriorada, clorosis , turgencia foliar reducida, número reducido de hojas y macollos, tasa de crecimiento reducida y bajo rendimiento de semillas. [9] Los niveles bajos de fósforo causan efectos similares a los de nitrógeno bajo, pero también causan un tamaño de semilla reducido, proporciones raíz-brote más bajas y mayor estrés hídrico. [9] La baja humedad del suelo provoca una reducción de la absorción y el transporte de nutrientes, una disminución de la apertura de los estomas y una reducción de la capacidad fotosintética, y también reduce el crecimiento y la productividad de las plantas. [9] Las plantas serpentinas tienen sistemas de raíces fuertemente desarrollados para facilitar la absorción de agua y nutrientes. [7] Por ejemplo, Noccaea fendleri (también conocida como hierba penny de Fendler) es un hiperacumulador de níquel y Sedum laxum expresa suculencia . En algunos casos, las simbiosis con ectomicorrízicos tolerantes a la serpentina ayudan a facilitar la adaptación de las plantas a los estresores edáficos en la serpentina. [7]

La adaptación a los suelos serpentinos ha evolucionado varias veces. [7] [4] [1] [10] Las plantas tolerantes a las serpentinas son evolutivamente más jóvenes que las plantas no serpentinas. [11] La heterogeneidad de las comunidades serpentinas junto con su distribución irregular limita el flujo genético pero promueve la especiación y la diversificación. [11] La heterogeneidad del hábitat es un contribuyente importante al nivel de endemismo y biodiversidad en este sistema. Aunque la distribución irregular se atribuye a las altas tasas de especiación en las comunidades serpentinas, existen varios desafíos asociados con esto. El aislamiento espacial de la fuente y otras poblaciones limita el flujo genético , [4] lo que podría hacer que estas poblaciones sean vulnerables a las condiciones ambientales cambiantes. Además, existe un alto flujo genético con las comunidades no serpentinas que puede causar contaminación genotípica , hibridación y descendencia no viable. [4]

Biorremediación

Las plantas únicas que sobreviven en suelos serpentinos se han utilizado en el proceso de fitorremediación , un tipo de biorremediación . Dado que estas plantas desarrollaron adaptaciones especializadas a altas concentraciones de metales pesados, se han utilizado para eliminar metales pesados ​​de suelos contaminados. [12]

Baldíos serpentinos

A diferencia de la mayoría de los ecosistemas, en los páramos serpentinos hay menos crecimiento de plantas cerca de un arroyo, debido a los minerales tóxicos en el agua.

Los páramos serpentinos son una ecorregión única que se encuentra en partes de los Estados Unidos en áreas pequeñas pero ampliamente distribuidas de los Montes Apalaches y las Cordilleras Costeras de California , Oregón y Washington. [13] Los archipiélagos de comunidades ricos en especies comprenden el 1,5% de la superficie terrestre del estado. [ especificar ] En California, el 10% de las plantas del estado son endémicas de serpentinas. Los páramos se encuentran en afloramientos de ofiolitas ultramáficas alteradas .

Reciben su nombre de minerales del grupo de las serpentinas , lo que da lugar a suelos serpentinos , con concentraciones inusualmente altas de hierro , cromo , níquel y cobalto . Los páramos serpentinos, como en Grass Valley, California , a menudo consisten en pastizales o sabanas en áreas donde el clima normalmente conduciría al crecimiento de bosques. [14]

Los suelos serpentinos se pueden modificar para sustentar cultivos y pastizales para el pastoreo de ganado. Esto se puede hacer agregando grandes cantidades de yeso al suelo. Al agregar yeso se puede desarrollar una relación calcio-magnesio más favorable, creando un mejor equilibrio de nutrientes para las plantas. Sin embargo, esto plantea una posible implicación para el ganado de pastoreo. Un artículo del Journal of Trace Elements in Medicine and Biology determinó que el 20% de los animales de pastoreo tenían niveles tóxicos de níquel en los riñones y el 32% tenían niveles tóxicos de cobre en el hígado. [15] Se necesitan más estudios para ver si esto potencialmente tendrá un efecto negativo en la salud humana en lo que respecta al consumo de carne de res.

Ejemplos

El área natural Soldiers Delight, en el condado de Baltimore (Maryland) , abarca 1900 acres de páramo serpenteante. El área cuenta con más de 38 especies de plantas raras, amenazadas y en peligro de extinción, así como insectos, rocas y minerales raros. [16]

Serpentine Barrens en la reserva natural Rock Springs, condado de Lancaster, Pensilvania

La reserva natural Rock Springs , en el condado de Lancaster (Pensilvania), es una propiedad de 71 ha (176 acres) conservada por el organismo de conservación del condado de Lancaster que constituye un excelente ejemplo de zona árida serpentina. Originalmente era una pradera, pero la extinción de incendios forestales provocó la conversión de la zona en bosque. Esta zona árida contiene la rara especie de aster serpentino ( Symphyotrichum depauperatum ), así como varias especies raras de polillas y mariposas saltarinas . [17]

En el condado de Chester, Pensilvania , el parque Nottingham, también conocido como Serpentine Barrens, fue recomendado por UMCES como merecedor de la designación de Monumento Natural Nacional , por numerosos motivos, entre ellos, el apoyo a una serie de especies raras y endémicas, una población intacta de pino alquitranado y también el hecho de que el sitio tenga importancia histórica . [14] Desde 1979, Nature Conservancy ha trabajado con la comunidad local para proteger y preservar varias áreas en el State-Line Serpentine Barrens que albergan este frágil hábitat. [18]

Buck Creek Serpentine Barrens en Nantahala National Forest en Clay County, Carolina del Norte , es otro ejemplo. Los tipos de roca dominantes son la dunita serpentinizada y el olivino , con profundidades de suelo variables que van de 0 a 60 centímetros (0 a 24 pulgadas) y afloramientos rocosos que representan el 5-10% del paisaje local. La Clasificación Nacional de Vegetación de los EE. UU. para esta comunidad es "Southern Blue Ridge Ultramafic Outcrop Barren" y se cree que es única en el área de Buck Creek. En 1995, el Servicio Forestal de los Estados Unidos comenzó la gestión activa de conservación del sitio, principalmente con quemas controladas prescritas , que, junto con cierta eliminación manual de la cubierta, ha tenido éxito en la regeneración de poblaciones de especies previamente escasas. Además de más de 20 especies de plantas incluidas en la lista de conservación, el aster de Rhiannon ( Symphyotrichum rhiannon ) se describió en 2004 y es endémico de estos páramos. [19]

Véase también

Referencias

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  2. ^ ab Kruckeberg, Arthur R (2002). Geología y vida vegetal: los efectos de las formas del relieve y los tipos de rocas en las plantas . University of Washington Press. ISBN 978-0-295-98203-8.OCLC 475373672  .[ página necesaria ]
  3. ^ Chiarucci, Alessandro; Baker, Alan JM (2007). "Avances en la ecología de suelos serpentinos". Planta y suelo . 293 (1–2): 1–2. Bibcode :2007PlSoi.293....1C. doi : 10.1007/s11104-007-9268-7 . S2CID  35737876.
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  6. ^ Whittaker, RH (1954). "La ecología de los suelos serpentinos". Ecología . 35 (2): 258–288. Bibcode :1954Ecol...35..258W. doi :10.2307/1931126. JSTOR  1931126.
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  14. ^ ab "Evaluación de Nottingham Park Serpentine Barrens", UMCES-AL, consultado el 10 de mayo de 2009.
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