تربة سربنتين

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
Solidago multiradiata و Erigeron aureus و Adiantum aleoticum في التربة الصخرية السربنتينية

التربة السربنتينية نوع نادر من التربة يتكون من صخور فوق قاعدية متجوّية مثل البيريدوتيت ومشتقاتها المتحولة مثل السربنتينيت . وبشكل أدق، تحتوي التربة السربنتينية على معادن من مجموعة السربنتين الفرعية ، وخاصة الأنتيجوريت والليزارديت والكريزوتيل أو الأسبستوس الأبيض، وكلها معادن شائعة في الصخور فوق القاعدية. يُستخدم مصطلح "سربنتين" عادةً للإشارة إلى كل من نوع التربة والمجموعة المعدنية التي تُشكّل موادها الأصلية.

تتميز التربة السربنتينية بخصائص كيميائية وفيزيائية فريدة، وتُعتبر عمومًا تربة فقيرة للزراعة. غالبًا ما يكون لونها أحمر أو بني أو رمادي نظرًا لغناها بالحديد وانخفاض محتواها من المواد العضوية. جيولوجيًا، تتميز المناطق ذات الصخور السربنتينية بانحدارها الشديد وكثرة صخورها، مما يجعلها عرضة للتآكل، الأمر الذي يجعل العديد من تربتها ضحلة نسبيًا. [ 1 ] يؤدي ضحالة التربة وقلة الغطاء النباتي إلى ارتفاع درجة حرارتها [ 2 ] وجفافها. [ 1 ] نظرًا لأصلها فوق المافي، تتميز التربة السربنتينية أيضًا بانخفاض نسبة الكالسيوم إلى المغنيسيوم، وانخفاض مستويات العديد من العناصر الغذائية الأساسية مثل النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم ( K). تحتوي التربة السربنتينية على تركيزات عالية من المعادن الثقيلة، بما في ذلك الكروم والحديد والكوبالت والنيكل. [ 3 ] تشكل هذه العوامل مجتمعة تحديات بيئية خطيرة للنباتات التي تعيش في التربة السربنتينية.

صخرة الوالدين

السربنتينيت صخر ناري متحول يتكون نتيجة تفاعل تحولي بين صخر البيريدوتيت الغني بالأوليفين والماء. يتميز السربنتينيت بلون رمادي مخضر أو ​​رمادي مزرق مرقط، وغالبًا ما يكون ملمسه شمعيًا. يحتوي هذا الصخر عادةً على خطوط بيضاء من الكريسوتيل، وهو نوع من الأسبستوس الطبيعي . يرتبط الأسبستوس بمجموعة من الأمراض، مثل ورم المتوسطة، نتيجة التعرض طويل الأمد لاستنشاق جزيئات غباره. لذا، يجب توخي الحذر عند العمل في التربة السربنتينية أو عند التعامل مع صخور السربنتين المسحوقة.

يتشكل السربنتينيت في أغلب الأحيان في القشرة المحيطية بالقرب من سطح الأرض، وخاصة حيث تدور المياه في الصخور المبردة بالقرب من سلاسل منتصف المحيط : توجد كتل من الصخور فوق المافية الناتجة في الأفيوليت المدمجة في القشرة القارية بالقرب من حدود الصفائح التكتونية الحالية والسابقة .

تُشتق التربة السربنتينية من الصخور فوق المافية. الصخور فوق المافية هي صخور نارية أو متحولة تحتوي على أكثر من 70% من معادن الحديد أو المغنيسيوم. [ 4 ]

توزيع

نتوء صخري متعرج في منطقة سيسكيو البرية بشمال غرب كاليفورنيا - هنا يهيمن صنوبر جيفري على المشهد الطبيعي.

تنتشر التربة السربنتينية على نطاق واسع في الأرض، وتعكس جزئيًا توزيع الأفيوليت . وتوجد نتوءات من التربة السربنتينية في شبه جزيرة البلقان، وتركيا، ونيوفاوندلاند ، وجزيرة قبرص ، وجبال الألب، وكوبا، وكاليدونيا الجديدة. [ 2 ] في أمريكا الشمالية، تتركز معظم التربة السربنتينية في كاليفورنيا ؛ ومع ذلك، توجد التربة السربنتينية أيضًا في مناطق صغيرة ولكنها واسعة الانتشار على المنحدر الشرقي لجبال الأبلاش في شرق الولايات المتحدة. [ 5 ]

علم النبات

محمية سولجرز ديلايت الطبيعية في ولاية ماريلاند

من الناحية البيئية، تتميز التربة السربنتينية بثلاث سمات رئيسية: ضعف إنتاجية النباتات، وارتفاع معدلات التوطن ، وأنواع نباتية متميزة عن المناطق المجاورة. [ 6 ]

تتنوع المجتمعات النباتية في التربة السربنتينية من المستنقعات الرطبة والأراضي البور إلى الأراضي الصخرية القاحلة، ويجب أن تكون قادرة على تحمل الظروف البيئية القاسية لهذه التربة الفقيرة. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تختلف اختلافًا جذريًا عن المناطق غير السربنتينية المجاورة لها. [ 4 ] تتشارك أنواع النباتات الموجودة في التربة السربنتينية في خصائصها الخضرية. فهي تُظهر نموًا متقزمًا، بأوراق باهتة شمعية رمادية مخضرة (كما هو الحال في نبات Eriogonum libertini )، مما يسمح لها بالاحتفاظ بالماء وعكس ضوء الشمس على التوالي. [ 7 ] تشمل السمات المظهرية الأخرى المحتملة سيقانًا مصبوغة (كما هو الحال في نبات Streptanthus howellii )، وأحيانًا طبيعة لاحمة كما هو الحال في نبات Darlingtonia californica . تشمل بعض الأمثلة على النباتات الشائعة التي تتحمل التربة السربنتينية الصنوبر الرمادي ( Pinus sabiniana )، وصنوبر جيفري ( Pinus jeffreyi )، والياسمين الكاليفورني ( Ceanothus sp. )، والمانزانيتا ( Arctostaphylos sp. )، والبلوط الحي ( Quercus sp.) ، والعرعر الكاليفورني ( Cercis occidentalis )، وكستناء كاليفورنيا ( Aesculus californica )، وغار كاليفورنيا ( Umbellularia californica )، والسرخسيات Aspidotis densa و Polystichum lemmonii .

تُعدّ المناطق ذات التربة السربنتينية موطنًا لأنواع نباتية متنوعة، كثير منها أنواع نادرة أو مهددة بالانقراض ، مثل أكانثومينثا دوتوني ، وبنتاشايتا بيليديفلورا ، وفلوكس هيرسوتا . في كاليفورنيا، 45% من الأنواع المرتبطة بالتربة السربنتينية نادرة أو مهددة بالانقراض. [ 8 ] كما تُعدّ الشجيرات، مثل بلوط الجلد ( Quercus durata ) ومانزانيتا الأوراق البيضاء الساحلية ( Arctostaphylos viscida ssp. pulchella )، من الأنواع النموذجية للتربة السربنتينية في كاليفورنيا. [ 4 ]

للتغلب على التحديات الكيميائية والفيزيائية التي تفرضها التربة السربنتينية، طورت النباتات قدرة على تحمل الجفاف والمعادن الثقيلة ونقص العناصر الغذائية. [ 4 ] يؤدي انخفاض نسبة الكالسيوم إلى المغنيسيوم إلى محدودية نمو الجذور ونشاطها، وضعف أغشية الخلايا، وانخفاض امتصاص العناصر الغذائية الأساسية. [ 9 ] وتتمثل إحدى آليات التكيف مع التربة الغنية بالمغنيسيوم في تخصيص المزيد من الموارد للجذور العميقة. [ 7 ] تُعيق المعادن الثقيلة النمو، وتُسبب نقص الحديد، واصفرار الأوراق، وتُحد من نمو الجذور. [ 9 ] [ 7 ] تشمل آليات التكيف المتعددة مع المعادن الثقيلة استبعاد المعادن عن طريق الحد من امتصاصها بواسطة الجذور، وتوزيع المعادن في أعضاء مختلفة، أو تطوير قدرة على تحمل السمية. [ 7 ] في المواقع الفقيرة بالنيتروجين، تشمل التأثيرات الفسيولوجية على النباتات ضعف تخليق البروتين، واصفرار الأوراق، وانخفاض ضغط امتلاء الأوراق، وانخفاض عدد الأوراق والفروع، وانخفاض معدل النمو، وانخفاض إنتاج البذور. [ 9 ] يؤدي انخفاض مستويات الفوسفور إلى تأثيرات مشابهة لانخفاض النيتروجين، ولكنه يتسبب أيضًا في صغر حجم البذور، وانخفاض نسبة الجذر إلى الساق، وزيادة الإجهاد المائي. [ 9 ] يؤدي انخفاض رطوبة التربة إلى انخفاض امتصاص العناصر الغذائية ونقلها، وانخفاض فتح الثغور، وانخفاض القدرة على التمثيل الضوئي، كما يقلل من نمو النبات وإنتاجيته. [ 9 ] تمتلك نباتات السربنتين أنظمة جذرية متطورة لتسهيل امتصاص الماء والعناصر الغذائية. [ 7 ] على سبيل المثال، يُعد نبات Noccaea fendleri (المعروف أيضًا باسم عشب فيندلر) من النباتات التي تتراكم فيها كميات كبيرة من النيكل، بينما يتميز نبات Sedum laxum بالعصارة . في بعض الحالات، تساعد التكافل مع الفطريات الجذرية الخارجية المقاومة للسربنتين على تسهيل تكيف النباتات مع الضغوطات التربية على السربنتين. [ 7 ]

تطورت قدرة النباتات على التكيف مع التربة السربنتينية عدة مرات. [ 7 ] [ 4 ] [ 1 ] [ 10 ] وتُعد النباتات المتحملة للتربة السربنتينية أحدث تطورًا من النباتات غير السربنتينية. [ 11 ] ويحد تباين المجتمعات السربنتينية، إلى جانب توزيعها المتقطع، من تدفق الجينات، ولكنه يعزز التنوع والتطور النوعي. [ 11 ] ويُعد تباين الموائل عاملًا مهمًا في مستوى التوطن والتنوع البيولوجي في هذا النظام. وعلى الرغم من أن التوزيع المتقطع يُعزى إلى ارتفاع معدلات التطور النوعي في المجتمعات السربنتينية، إلا أن هناك عددًا من التحديات المرتبطة بذلك. فالعزلة المكانية عن المصدر والمجموعات السكانية الأخرى تحد من تدفق الجينات ، [ 4 ] مما قد يجعل هذه المجموعات السكانية عرضة لتغير الظروف البيئية. إضافةً إلى ذلك، يوجد تدفق جيني مرتفع مع المجتمعات غير السربنتينية، مما قد يُسبب تلوثًا جينيًا ، وتهجينًا ، ونسلًا غير قابل للحياة. [ 4 ]

المعالجة البيولوجية

استُخدمت النباتات الفريدة التي تعيش في التربة السربنتينية في عملية المعالجة النباتية ، وهي نوع من المعالجة الحيوية . ونظرًا لأن هذه النباتات طورت تكيفات متخصصة مع التركيزات العالية من المعادن الثقيلة، فقد استُخدمت لإزالة المعادن الثقيلة من التربة الملوثة. [ 12 ]

أرض قاحلة متعرجة

على عكس معظم النظم البيئية، في الأراضي القاحلة المتعرجة، يكون نمو النباتات أقل بالقرب من مجرى مائي، وذلك بسبب المعادن السامة الموجودة في الماء.

تُعدّ الأراضي الجرداء السربنتينية منطقة بيئية فريدة من نوعها، توجد في أجزاء من الولايات المتحدة الأمريكية، ضمن مناطق صغيرة ولكنها واسعة الانتشار في جبال الأبلاش وسلاسل الجبال الساحلية في كاليفورنيا وأوريغون وواشنطن . [ 13 ] وتزداد احتمالية وجود هذه الأراضي الجرداء في المناطق فوق المافية التي لم تشهد ترسبات كبيرة من مواد غير فوق مافية غنية بالعناصر الغذائية، والتي حملتها المياه (بما في ذلك الأنهار الجليدية) أو الرياح (التي تنقل اللوس أو الرمل أو الرماد البركاني). في كاليفورنيا، 10% من نباتات الولاية مستوطنة في السربنتين. وتوجد هذه الأراضي الجرداء على نتوءات من الأفيوليت فوق المافية المتحولة .

تُسمى هذه الأراضي نسبةً إلى معادن مجموعة السربنتين ، مما ينتج عنه تربة سربنتينية ذات تركيزات عالية بشكل غير عادي من الحديد والكروم والنيكل والكوبالت . وتتكون الأراضي الجرداء السربنتينية، كما هو الحال في غراس فالي بكاليفورنيا، غالبًا من مراعي أو سافانا في مناطق يكون مناخها عادةً مناسبًا لنمو الغابات. [ 14 ]

يمكن تحسين التربة السربنتينية لدعم زراعة المحاصيل وتوفير مراعي مناسبة لرعي الماشية. ويتم ذلك بإضافة مواد حاملة للكالسيوم قابلة للذوبان، مثل الجبس، إلى التربة. بإضافة الجبس أو مركبات الكالسيوم الأخرى، يمكن تحسين نسبة الكالسيوم إلى المغنيسيوم، مما يُحسّن توازن العناصر الغذائية في النبات. إلا أن هذا الأمر قد يُثير بعض التساؤلات حول تأثيره على الماشية الرعوية. فقد أشارت دراسة نُشرت في مجلة العناصر النزرة في الطب وعلم الأحياء إلى أن 20% من الحيوانات الرعوية لديها مستويات سامة من النيكل في كليتيها، و32% لديها مستويات سامة من النحاس في كبدها. [ 15 ] ولا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لمعرفة ما إذا كان لهذا الأمر تأثير سلبي محتمل على صحة الإنسان فيما يتعلق باستهلاك لحوم الأبقار.

أمثلة

تغطي منطقة سولجرز ديلايت الطبيعية في مقاطعة بالتيمور بولاية ماريلاند مساحة 1900 فدان من الأراضي الجرداء المتعرجة. تضم المنطقة أكثر من 38 نوعًا من النباتات النادرة والمهددة بالانقراض، بالإضافة إلى الحشرات والصخور والمعادن النادرة. [ 16 ]

أرض السربنتين القاحلة في محمية روك سبرينغز الطبيعية، مقاطعة لانكستر، بنسلفانيا

محمية روك سبرينغز الطبيعية في مقاطعة لانكستر، بنسلفانيا، هي ملكية تبلغ مساحتها 176 فدانًا (71 هكتارًا) تُشرف عليها جمعية لانكستر كاونتي للمحافظة على الطبيعة، وتُعد مثالًا بارزًا على الأراضي الجرداء السربنتينية. كانت في الأصل مرعى، ولكن جهود مكافحة حرائق الغابات أدت إلى تحويل المنطقة إلى غابة. تحتوي هذه الأرض الجرداء على نبات النجم السربنتيني النادر ( Symphyotrichum depauperatum )، بالإضافة إلى عدد من الأنواع النادرة من العث والفراشات النطاطة . [ 17 ] 

في مقاطعة تشيستر بولاية بنسلفانيا ، أوصت إدارة علوم البيئة بمركز جامعة مين (UMCES) بمنح منتزه نوتنغهام، المعروف أيضًا باسم سيربنتين بارنز، لقب معلم طبيعي وطني ، وذلك لأسباب عديدة. من بينها احتضانه لعدد من الأنواع النادرة والمستوطنة، ووجود مجموعة سليمة من أشجار الصنوبر الراتنجي ، بالإضافة إلى أهميته التاريخية . [ 14 ] ومنذ عام 1979، تعمل منظمة حماية الطبيعة مع المجتمع المحلي لحماية وصون العديد من المناطق في سيربنتين بارنز على حدود الولاية، والتي تُعد موطنًا لهذا الموطن الهش. [ 18 ]

تُعدّ أراضي باك كريك السربنتينية القاحلة في غابة نانتاهالا الوطنية بمقاطعة كلاي، بولاية كارولاينا الشمالية ، مثالًا آخر. تتكون أنواع الصخور السائدة فيها من الدونيت المتحول إلى سربنتين والأوليفين ، مع تفاوت في عمق التربة يتراوح بين 0 و60 سنتيمترًا (0 إلى 24 بوصة)، وتمثل النتوءات الصخرية ما بين 5 و10% من مساحة المنطقة. يُصنّف الغطاء النباتي الوطني الأمريكي لهذه المنطقة باسم "الأراضي القاحلة ذات النتوءات الصخرية فوق المافية في جنوب بلو ريدج"، ويُعتقد أنه تصنيف فريد لمنطقة باك كريك. في عام 1995، بدأت إدارة الغابات الأمريكية إدارة فعّالة لحماية الموقع، لا سيما من خلال عمليات الحرق المُتحكّم بها ، والتي نجحت، إلى جانب إزالة بعض الغطاء النباتي يدويًا، في إعادة إحياء مجموعات من الأنواع التي كانت نادرة سابقًا. بالإضافة إلى أكثر من 20 نوعًا نباتيًا مُدرجًا في قوائم الحماية، وُصفت زهرة أستر رياننون ( Symphyotrichum rhiannon ) في عام 2004، وهي متوطنة في هذه الأراضي القاحلة. [ 19 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 برادي، كريستي يو.؛ كروكبيرغ، آرثر آر.؛ برادشو الابن، إتش دي (2005). "علم البيئة التطوري لتكيف النباتات مع التربة السربنتينية". المراجعة السنوية لعلم البيئة والتطور والتصنيف . 36 : 243-266 . doi : 10.1146/annurev.ecolsys.35.021103.105730 .
  2. 1 2 كروكبيرغ، آرثر ر. (2002). الجيولوجيا والحياة النباتية: تأثير التضاريس وأنواع الصخور على النباتات . مطبعة جامعة واشنطن. ISBN 978-0-295-98203-8. OCLC 475373672 . 
  3. ↑ شياروتشي، أليساندرو؛ بيكر، آلان جيه إم (2007). "تطورات في بيئة التربة السربنتينية" . النبات والتربة . 293 ( 1-2 ): 1-2 . Bibcode : 2007PlSoi.293....1C . doi : 10.1007/s11104-007-9268-7 . S2CID 35737876 . 
  4. 1 2 3 4 5 6 7 كروكبيرغ، آرثر ر. (2006). مقدمة عن تربة ونباتات كاليفورنيا: السربنتين، والبرك الربيعية، وغيرها من عجائب علم النبات الجغرافي . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ISBN 978-0-520-23372-0. OCLC 928683002 . 
  5. ↑ دان، كيفن ت. (1988). آثار على جبال الأبلاش: تاريخ طبيعي للسربنتين في شرق أمريكا الشمالية . نيو برونزويك: مطبعة جامعة روتجرز. ISBN 0-8135-1323-5.
  6. ↑ ويتاكر، ر. هـ. (1954). "بيئة التربة السربنتينية". علم البيئة . 35 (2): 258-288 . Bibcode : 1954Ecol...35..258W . doi : 10.2307/1931126 . JSTOR 1931126 . 
  7. 1 2 3 4 5 6 7 هاريسون، سوزان ؛ راجاكارونا، نيشانتا (2011). السربنتين: تطور وبيئة نظام نموذجي . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ISBN 978-0-520-26835-7. OCLC 632224033 . 
  8. ↑ سافورد، إتش دي؛ فيرز، جيه إتش؛ هاريسون، إس بي (2005). "التوطن السربنتيني في نباتات كاليفورنيا: قاعدة بيانات للتقارب السربنتيني" . مادروينو . 52 (4): 222. doi : 10.3120/0024-9637(2005)52 [ 222:SEITCF ] 2.0.CO ؛ 2 .
  9. 1 2 3 4 5 زيفرمان، إميلي؛ ستيفنز، ينس ت.؛ تشارلز، غريس ك.؛ دنبار-إروين، ميلا؛ إمام، ترانه؛ فيك، ستيفن؛ موراليس، لورا ف.؛ وولف، كريستينا م.؛ يونغ، ديريك جيه إن؛ يونغ، ترومان ب. (2015). "المجتمعات النباتية في المواقع القاسية أقل عرضة للغزو: ملخص للملاحظات والتفسيرات المقترحة" . مجلة AoB Plants . 7 plv056. doi : 10.1093/aobpla/plv056 . PMC 4497477. PMID 26002746 .  
  10. ↑ أرنولد، برايان جيه؛ لاهنر، بريت؛ داكوستا، جيفري إم؛ وايزمان، كارولين إم؛ هوليستر، جيسي دي؛ سولت، ديفيد إي؛ بومبليز، كيرستن؛ يانت، ليفي (2016). "الأليلات المستعارة والتقارب في التكيف مع التربة السربنتينية" ( ملف PDF) . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 113 (29): 8320-8325 . Bibcode : 2016PNAS..113.8320A . doi : 10.1073/pnas.1600405113 . PMC 4961121. PMID 27357660 .  
  11. أناكر ، برايان ل.؛ ويتال، جاستن ب.؛ غولدبيرغ، إيما إي.؛ هاريسون، سوزان ب. (2011). " أصول ونتائج التوطن السربنتيني في نباتات كاليفورنيا" . التطور . 65 (2): 365-376 . Bibcode : 2011Evolu..65..365A . doi : 10.1111/j.1558-5646.2010.01114.x . PMID 20812977. S2CID 22429441 .  
  12. ↑ معهد الدراسات المتقدمة التابع لحلف الناتو حول المعالجة النباتية للتربة الملوثة بالمعادن، موريل، جيه.-إل.، إتشيفاريا، جي.، وجونشاروفا، إن. (2006). المعالجة النباتية للتربة الملوثة بالمعادن. سلسلة علوم الناتو، المجلد 68. دوردريخت: سبرينغر.
  13. ↑ أندرسون، روجر سي، وآخرون، مجتمعات النباتات في السافانا والأراضي القاحلة والنتوءات الصخرية في أمريكا الشمالية، الفصل 19، مطبعة جامعة كامبريدج، 1999، ISBN 0-521-57322-X
  14. 1 2 "تقييم الأراضي البور السربنتينية في نوتنغهام بارك"، UMCES-AL، تم استرجاعه في 10 مايو 2009.
  15. ↑ ميراندا، م.؛ بينيديتو، ج. ل.؛ بلانكو-بينيدو، إ.؛ لوبيز-لاماس، س.؛ ميرينو، أ.؛ لوبيز-ألونسو، م. (2009). "تراكم المعادن في الماشية التي تربى في منطقة ذات تربة سربنتينية: العلاقة بين تركيزات المعادن في التربة والعلف وأنسجة الحيوانات". مجلة العناصر النزرة في الطب وعلم الأحياء . 23 (3): 231-238 . Bibcode : 2009JTEMB..23..231M . doi : 10.1016/j.jtemb.2009.03.004 . PMID 19486833 . 
  16. ↑ "إدارة الموارد الطبيعية في ولاية ماريلاند - دائرة المتنزهات في ماريلاند" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2012 .
  17. ↑ "محمية روك سبرينغز الطبيعية"، موقع هيئة الحفاظ على مقاطعة لانكستر، تم الاطلاع عليه في 10 مايو 2009. مؤرشف في 22 فبراير 2009 على موقع Wayback Machine
  18. ↑ "الأماكن التي نحميها: أراضي ستيت لاين سيربنتين بارنز، بنسلفانيا"، تم الاطلاع عليه في 20 يوليو 2020.
  19. ↑ خدمة الغابات الأمريكية (بدون تاريخ). "استعادة أراضي باك كريك السربنتينية القاحلة، منطقة توسكيتي رينجر، غابة نانتاهالا الوطنية" . www.fs.fed.us. خدمة الغابات الأمريكية ، وزارة الزراعة الأمريكية . مؤرشف من الأصل في 4 سبتمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 4 سبتمبر 2021 .