Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Suelo serpentino

Solidago multiradiata , Erigeron aureus y Adiantum aleuticum en suelo rocoso serpentino El suelo serpentino es un tipo de suelo poco común producido por la meteorización de roca...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Solidago multiradiata , Erigeron aureus y Adiantum aleuticum en suelo rocoso serpentino

El suelo serpentino es un tipo de suelo poco común producido por la meteorización de rocas ultramáficas como la peridotita y sus derivados metamórficos, como la serpentinita . Más precisamente, el suelo serpentino contiene minerales del subgrupo de la serpentina , especialmente antigorita , lizardita y crisotilo o asbesto blanco, todos ellos presentes comúnmente en rocas ultramáficas. El término "serpentina" se usa comúnmente para referirse tanto al tipo de suelo como al grupo de minerales que lo componen.

Los suelos serpentinos presentan propiedades químicas y físicas 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 de roca serpentina se caracterizan por ser escarpadas, rocosas y vulnerables a la erosión, lo que provoca que muchos suelos serpentinos sean bastante poco profundos. [ 1 ] La poca profundidad del suelo y la escasa vegetación dan lugar 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 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 ] En conjunto, 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 agua. Presenta un color gris verdoso o gris azulado moteado y suele ser cerosa al tacto. A menudo contiene vetas blancas de crisotilo, un tipo de asbesto natural . El asbesto está relacionado con diversas afecciones de salud, como el mesotelioma, debido a la exposición prolongada a la inhalación de partículas de polvo. Se debe tener precaución al trabajar en suelos serpentinos o con rocas serpentinas trituradas.

La serpentinita se forma con mayor frecuencia en la corteza oceánica cerca de la superficie terrestre, particularmente donde el agua circula en rocas que se enfrían cerca de las dorsales oceánicas : se encuentran masas de la roca ultramáfica resultante en ofiolitas incorporadas en la corteza continental cerca de los límites de las placas tectónicas actuales 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 serpenteante en lo alto de la zona silvestre de Siskiyou , en el noroeste de California; aquí el pino Jeffrey domina el paisaje.

Los suelos serpentinos están ampliamente distribuidos en la Tierra, reflejando en parte la distribución de las ofiolitas . Existen afloramientos de suelos serpentinos en la península balcánica, Turquía, Terranova , la isla de Chipre , los Alpes, Cuba y Nueva Caledonia. [ 2 ] En Norteamérica, la mayoría de los suelos serpentinos se encuentran en California ; sin embargo, también están presentes en áreas pequeñas pero extensas en la vertiente oriental de los montes Apalaches, en el este de Estados Unidos. [ 5 ]

Botánica

Área natural protegida 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 las áreas vecinas. [ 6 ]

Las comunidades de plantas serpentinas abarcan desde pantanos húmedos y ciénagas hasta páramos rocosos y deben ser capaces de tolerar las duras condiciones ambientales de suelos tan pobres. Como resultado, a menudo son drásticamente diferentes de las áreas de suelo no serpentino que limitan con los suelos serpentinos. [ 4 ] Las características vegetativas a menudo se comparten entre los tipos de flora que se encuentran en suelos serpentinos. Exhibirán un hábito de crecimiento "atrofiado", con hojas opacas, cerosas y de color verde grisáceo (observadas 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 observa en Streptanthus howellii ) y ocasionalmente una naturaleza carnívora como se observa 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 árbol del amor de California ( Cercis occidentalis ), el castaño 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 costera ( 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 bajas proporciones de calcio:magnesio causan un crecimiento y actividad de raíces limitados, membranas celulares débiles y una absorción reducida de nutrientes esenciales. [ 9 ] Un mecanismo adaptativo a suelos con alto contenido de magnesio asigna más recursos a las raíces de crecimiento profundo. [ 7 ] Los metales pesados ​​retrasan 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 de proteínas alterada, clorosis , turgencia foliar reducida, número reducido de hojas y tallos, tasa de crecimiento reducida y bajo rendimiento de semillas. [ 9 ] Los bajos niveles de fósforo causan efectos similares a los de los bajos niveles de nitrógeno, pero también provocan una reducción del tamaño de las semillas, menores proporciones de raíz a tallo y un aumento del estrés hídrico. [ 9 ] La baja humedad del suelo provoca una reducción de la absorción y el transporte de nutrientes, una disminución de la apertura estomática y una reducción de la capacidad fotosintética, y también reduce el crecimiento y la productividad de las plantas. [ 9 ] Las plantas serpentinas tienen sistemas radiculares muy desarrollados para facilitar la absorción de agua y nutrientes. [ 7 ] Por ejemplo, Noccaea fendleri (también conocida como hierba de Fendler) es una hiperacumuladora de níquel y Sedum laxum expresa suculencia . En algunos casos, las simbiosis con ectomicorrizas tolerantes a la serpentina ayudan a facilitar la adaptación de las plantas a los factores de estrés edáficos en la serpentina. [ 7 ]

La adaptación a los suelos serpentinos ha evolucionado varias veces. [ 7 ] [ 4 ] [ 1 ] [ 10 ] Las plantas tolerantes a la serpentina 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 importante contribuyente 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, hay un alto flujo genético con las comunidades no serpentinas que puede causar contaminación genotípica , hibridación y descendencia no viable. [ 4 ]

Biorremediación

Las singulares plantas 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 ]

páramos serpenteantes

A diferencia de la mayoría de los ecosistemas, en los páramos serpentinos hay menos crecimiento vegetal cerca de un arroyo, debido a los minerales tóxicos presentes 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 páramos son especialmente probables en áreas ultramáficas que nunca tuvieron depósitos sustanciales de material no ultramáfico, más rico en nutrientes como transportado por el agua (incluidos los glaciares) o el viento (que trae loess, arena o ceniza volcánica). En California, el 10% de las plantas del estado son endémicas de serpentina. Los páramos aparecen en afloramientos de ofiolitas ultramáficas alteradas .

Reciben su nombre de los minerales del grupo de la serpentina , lo que da lugar a suelos serpentinos con concentraciones inusualmente altas de hierro , cromo , níquel y cobalto . Los páramos serpentinos, como los de Grass Valley, California , suelen consistir en pastizales o sabanas en zonas donde el clima normalmente propiciaría el crecimiento de bosques. [ 14 ]

Los suelos serpentinos pueden enmendarse para favorecer el cultivo y el pastoreo de ganado. Esto se puede lograr añadiendo portadores de calcio solubles, como el yeso. Al añadir yeso u otros compuestos de calcio, se puede desarrollar una proporción 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 de la revista Journal of Trace Elements in Medicine and Biology determinó que el 20 % de los animales de pastoreo presentaban niveles tóxicos de níquel en los riñones y el 32 % niveles tóxicos de cobre en el hígado. [ 15 ] Se necesitan más estudios para determinar si esto podría tener un efecto negativo en la salud humana en lo que respecta al consumo de carne de res.

Ejemplos

El Área Natural Protegida Soldiers Delight, en el condado de Baltimore, Maryland , abarca 1900 acres de terreno árido serpentino. El área alberga más de 38 especies de plantas raras, amenazadas y en peligro de extinción, así como insectos, rocas y minerales poco comunes. [ 16 ]

Páramo serpenteante en la reserva natural de Rock Springs, condado de Lancaster, Pensilvania.

La Reserva Natural Rock Springs en el condado de Lancaster, Pensilvania, es una propiedad de 71 hectáreas (176 acres) conservada por la Lancaster County Conservancy que constituye un excelente ejemplo de páramo serpentino. Originalmente era una pradera, pero la supresión de incendios forestales provocó su conversión en bosque. Este páramo alberga el raro áster serpentino ( Symphyotrichum depauperatum ), así como varias especies raras de polillas y hespéridos . [ 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 numerosas razones. Estas incluían albergar varias especies raras y endémicas, una población intacta de pino de brea y también el significado histórico del sitio . [ 14 ] Desde 1979, The Nature Conservancy ha trabajado con la comunidad local para proteger y preservar varias parcelas en State-Line Serpentine Barrens que albergan este frágil hábitat. [ 18 ]

Buck Creek Serpentine Barrens en el Bosque Nacional Nantahala en el condado de Clay, Carolina del Norte , es otro ejemplo. Los tipos de roca dominantes son dunita serpentinizada y olivino , con profundidades de suelo variables que van de 0 a 60 centímetros (0 a 24 pulgadas) y afloramientos rocosos que representan del 5 al 10 % del paisaje local. La Clasificación Nacional de Vegetación de 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 una gestión activa de conservación del sitio, principalmente con quemas controladas prescritas , que, junto con cierta eliminación manual de la cubierta vegetal, 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 ) fue descrito en 2004 y es endémico de estos páramos. [ 19 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Brady, Kristy U.; Kruckeberg, Arthur R.; Bradshaw Jr., HD (2005). "Ecología evolutiva de la adaptación de las plantas a los suelos serpentinos". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 36 : 243– 266. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.35.021103.105730 .
  2. 1 2 Kruckeberg, Arthur R (2002). Geología y vida vegetal: los efectos de las formas del relieve y los tipos de roca en las plantas . University of Washington Press. ISBN 978-0-295-98203-8OCLC 475373672​​ 
  3. ↑ Chiarucci, Alessandro; Baker, Alan JM (2007). "Avances en la ecología de suelos serpentinos" . Plant and Soil . 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 Kruckeberg, Arthur R (2006). Introducción a los suelos y plantas de California: serpentina, charcas primaverales y otras maravillas geobotánicas . University of California Press. ISBN 978-0-520-23372-0OCLC 928683002​​ 
  5. ↑ Dann, Kevin T. (1988). Huellas en los Apalaches: Historia natural de la serpentina en el este de Norteamérica . New Brunswick: Rutgers University Press. ISBN 0-8135-1323-5.
  6. ↑ Whittaker, RH (1954). "La ecología de los suelos serpentinos". Ecology . 35 (2): 258– 288. Bibcode : 1954Ecol...35..258W . doi : 10.2307/1931126 . JSTOR 1931126 . 
  7. 1 2 3 4 5 6 7 Harrison, Susan ; Rajakaruna, Nishanta (2011). Serpentine: la evolución y ecología de un sistema modelo . University of California Press. ISBN 978-0-520-26835-7OCLC 632224033​​ 
  8. ↑ Safford, HD; Viers, JH; Harrison, SP (2005). "Endemismo serpentino en la flora de California: una base de datos de afinidad serpentina" . Madroño . 52 (4): 222. doi : 10.3120/0024-9637(2005)52 [ 222:SEITCF ] 2.0.CO ; 2 .
  9. 1 2 3 4 5 Zefferman, Emily; Stevens, Jens T.; Charles, Grace K.; Dunbar-Irwin, Mila; Emam, Taraneh; Fick, Stephen; Morales, Laura V.; Wolf, Kristina M.; Young, Derek JN; Young, Truman P. (2015). " Las comunidades vegetales en sitios hostiles están menos invadidas: un resumen de observaciones y explicaciones propuestas" . AoB Plants . 7 plv056. doi : 10.1093/aobpla/plv056 . PMC 4497477. PMID 26002746 .  
  10. ↑ Arnold, Brian J.; Lahner, Brett; Dacosta, Jeffrey M.; Weisman, Caroline M.; Hollister, Jesse D.; Salt, David E.; Bomblies, Kirsten; Yant, Levi (2016). "Alelos prestados y convergencia en la adaptación serpentina" ( PDF) . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 113 (29): 8320– 5. Bibcode : 2016PNAS..113.8320A . doi : 10.1073/pnas.1600405113 . PMC 4961121. PMID 27357660 .  
  11. 1 2 Anacker, Brian L.; Whittall, Justen B.; Goldberg, Emma E.; Harrison, Susan P. (2011). " Orígenes y consecuencias del endemismo serpentino en la flora de California" . Evolution . 65 (2): 365– 76. Bibcode : 2011Evolu..65..365A . doi : 10.1111/j.1558-5646.2010.01114.x . PMID 20812977. S2CID 22429441 .  
  12. ↑ Instituto de Estudios Avanzados de la OTAN sobre Fitorremediación de Suelos Contaminados con Metales, Morel, J.-L., Echevarria, G., & Goncharova, N. (2006). Fitorremediación de suelos contaminados con metales. Serie científica de la OTAN, vol. 68. Dordrecht: Springer.
  13. ↑ Anderson, Roger C., et al., Comunidades vegetales de sabanas, páramos y afloramientos rocosos de Norteamérica, Cap. 19, Cambridge University Press, 1999, ISBN 0-521-57322-X
  14. 1 2 "Evaluación de los páramos serpentinos de Nottingham Park", UMCES-AL, consultado el 10 de mayo de 2009.
  15. ↑ Miranda, M.; Benedito, JL; Blanco-Penedo, I.; López-Lamas, C.; Merino, A.; López-Alonso, M. (2009). "Acumulación de metales en ganado criado en un área de suelo serpentino: Relación entre concentraciones de metales en suelo, forraje y tejidos animales". Journal of Trace Elements in Medicine and Biology . 23 (3): 231– 8. Bibcode : 2009JTEMB..23..231M . doi : 10.1016/j.jtemb.2009.03.004 . PMID 19486833 . 
  16. ↑ "Departamento de Recursos Naturales de Maryland - Servicio de Parques de Maryland" . Archivado del original el 8 de noviembre de 2012. Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
  17. ↑ "Reserva Natural Rock Springs", sitio web de la organización Lancaster County Conservancy, consultado el 10 de mayo de 2009. Archivado el 22 de febrero de 2009 en Wayback Machine .
  18. ↑ "Lugares que protegemos: Serpentine Barrens en la frontera estatal, Pensilvania", consultado el 20 de julio de 2020.
  19. ↑ USFS (s.f.). "Restauración de los páramos serpentinos de Buck Creek, distrito forestal de Tusquitee, Bosque Nacional Nantahala" . www.fs.fed.us. Servicio Forestal de los Estados Unidos , USDA . Archivado del original el 4 de septiembre de 2021. Consultado el 4 de septiembre de 2021 .
  • Whittaker, RH, Walker, R., Kruckeberg, A., "La ecología de los suelos serpentinos". Departamento de Servicios Radiológicos. 1954. pp 258–275. Web. http://www.californiachaparral.com/images xxx/Whittaker_Eco_of_Serpentine_Soils_1954_II.pdf. Consultado en mayo de 2017.
  • Departamento de Recursos Naturales. "Comunidades naturales: pastizales serpentinos". Maryland.gov. xxxWeb. http://dnr2.maryland.gov/wildlife/Pages/plants_wildlife/serpentine.aspx.Consultado el xxx05/2017.
  • Ellis, M. "¿Deberíamos preocuparnos por el amianto en la roca serpentina?". Bay Nature. 2013. Web. https://baynature.org/article/should-we-be-worried-about-asbestos-in-serpentine-rock/ . Consultado en mayo de 2017.
  • Universidad de California. "Árboles y arbustos para paisajes serpentinos del norte de California". División de Agricultura y Recursos Naturales. 2009. Web. http://anrcatalog.xxxucanr.edu/pdf/8400.pdf . Consultado en mayo de 2017.
  • USDA. "Suelos serpentinos y adaptaciones de las plantas". Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Web. https://www.fs.fed.us/wildflowers/beauty/serpentines/adaptations.shtml Consultado en mayo de 2017.