Go to main content

University of Silesia in Katowice

Wpływ gatunków roślin na tworzenie się gleb w trakcie sukcesji pierwotnej

05.04.2018 - 10:06 update 05.11.2019 - 11:17
Editors: admin

Gleba jest podstawowym elementem środowiska przyrodniczego. To naturalne siedlisko roślin i zwierząt jest ośrodkiem życia i spełnia wiele istotnych funkcji w ogólnym procesie życia na Ziemi. Zrozumienie i wyjaśnienie złożonych zjawisk leżących u podstaw powstawania gleby od wieków nurtowało naukowców, którzy badając ekologiczne i gleboznawcze aspekty sprzężenia zwrotnego między roślinnością i wierzchnią warstwą litosfery, starają się zapobiec degradacji i dewastacji pokrywy glebowej zarówno w wyniku działania czynników naturalnych, jak i antropogenicznych.


Prof. dr hab. Oimahmad Rahmonov podczas prac terenowych w Górach Fańskich w Tadżykistanie
Prof. dr hab. Oimahmad Rahmonov podczas prac terenowych w Górach
Fańskich w Tadżykistanie
Fot. Piotr Owczarek
 

Prof. dr hab. Oimahmad Rahmonov z Katedry Geografii Fizycznej na Wydziale Nauk o Ziemi UŚ od blisko trzydziestu lat bada formowanie się i funkcjonowanie układów ekologicznych w różnych ekosystemach, wpływ pojedynczych gatunków roślin w procesie pedogenezy (procesu glebotwórczego), a także interakcje roślina – gleba, koncentrując się głównie na związkach pomiędzy sukcesją roślinności a rozwojem gleby w obrębie ekosystemów ekstremalnych, m.in. piaszczystych i wysokogórskich w Azji Środkowej.

Do Polski przyjechał w ramach wymiany akademickiej w 1989 roku, był wówczas studentem drugiego roku Wydziału Biologii Uniwersytetu Tadżyckiego w Duszanbe. Po intensywnej, kilkumiesięcznej nauce języka polskiego w Łodzi kontynuował studia na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŚ. Już wówczas jego zainteresowania skupiły się głównie na ochronie środowiska, zamierzał bowiem wiedzę tę wykorzystać w ojczystym Tadżykistanie. Materiał do pracy magisterskiej gromadził na obszarach odkształconych po eksploatacji piasku, na terenie Jaworzna-Szczakowej, gdzie badał sukcesję drobnych ssaków (jedną z najważniejszych form zmienności biocenoz w czasie). Po uzyskaniu magisterium (Fauna drobnych ssaków na obszarach po eksploatacji piasku na terenie Jaworzna-Szczakowej, 1994) młody biolog podążył za swoim promotorem profesorem Andrzejem Czylokiem do Sosnowca, gdzie podjął pracę w Katedrze Geografii Fizycznej na Wydziale Nauk o Ziemi UŚ, kontynuując badania terenów piaszczystych. Tym razem obiektem eksploracji stała się Pustynia Błędowska, czego efektem była dysertacja doktorska pt. Studia nad procesem zarastania Pustyni Błędowskiej.

– Pisząc pracę doktorską, jako biolog zwróciłem uwagę przede wszystkim na funkcjonowanie i formowanie się zbiorowisk roślinnych, co jest zwykle procesem bardzo długotrwałym, ale występują w nim czynniki przyspieszające rozwój roślinności i modyfikujące proces glebotwórczy – wspomina prof. O. Rahmonov.

Rozwinięcie tego zagadnienia stało się tematem habilitacji: Relacje między roślinnością i glebą w inicjalnej fazie sukcesji na obszarach piaszczystych. Teren badawczy rozszerzył się o sąsiednie piaskownie i Borne Sulinowo. – Podobne obserwacje i analizy prowadziłem na terenie Tadżykistanu – uzupełnia naukowiec. – Pozwoliły one na stwierdzenie, że takie same procesy zachodzą wszędzie, jednak w różnych przedziałach czasowych. W klimacie umiarkowanym, czyli w Polsce, proces rozwoju stadium glonowego jest krótki i można go obserwować już na przestrzeni 15 lat (formowanie się inicjalnej próchnicy), w klimatach suchych i półsuchych natomiast trwa o wiele dłużej i może utrzymywać się nawet kilkaset lat.

Naturalne zmiany składu gatunkowego i struktury biocenoz (sukcesja roślinności) zachodzą jednocześnie z rozwojem gleby, pojedyncze, wkraczające w obszary otwarte gatunki drzew są natomiast spektakularnymi przykładami umożliwiającymi obserwację procesu. Miejscem eksploracji, kopalnią wiedzy i swoistym warsztatem pracy są okapy drzew i krzewów, zwłaszcza w inicjalnych stadiach sukcesji i rozwoju gleb.

Każdy gatunek ma swoją architekturę, czyli koronę, pień itd. Korona drzewa lub krzewu tworzy okap, w którego cieniu gromadzi się materiał organiczny będący źródłem niezbędnych składników pokarmowych pozwalających na wkraczanie początkowo gatunków niższych, m.in. glonów i porostów, a po ich rozkładzie, w sprzyjających warunkach – na rozwijanie się innych gatunków o wyższych wymaganiach ekologicznych. Okap tworzy więc swoistą niszę, a drzewo można nazwać opiekuńczym. Badania prowadzone zarówno w Polsce, jak i w Azji Środkowej w rejonie Gór Fańskich sprawiły, że naukowiec szczególną uwagę zwrócił na glony inicjujące procesy glebowe, których obumarłe plechy wraz z zatrzymanymi przez ich skorupę substancjami allochtonicznymi (substancje napływowe, które docierają z innych terenów – spływy powierzchniowe, opady atmosferyczne, dostawa przez organizmy żywe i wiatry, działalność człowieka) wzbogacają glebę w materię organiczną, czyli źródło próchnicy.

Udział glonów w formowaniu się gleb prymitywnych, szczególnie na terenach piaszczystych, stał się tematem wnikliwych badań, obserwacji i analiz profesora O. Rahmonova.

Wielu cennych informacji dostarczyły badania prowadzone na Pustyni Błędowskiej, gdzie przez wiele lat widoczne gołym okiem szare i czarne plamy na piasku uznawane były za skutki zanieczyszczenia pyłami przemysłowymi pochodzącymi z funkcjonujących na terenie Zagłębia zakładów. Wczesną wiosną okazało się jednak, że szare i czarne połacie przybrały kolor zielony. Nie było już wątpliwości – to nie jest osad zanieczyszczeń, ale glony. Ich masowe pojawienie się na nagim piasku spowodowało nie tylko jego utrwalanie, ale także stało się źródłem materii organicznej, a następnie poziomu próchnicznego.

– Według różnych teorii gleboznawczych – tłumaczy biolog – procesy glebotwórcze są bardzo długotrwałe. Okazuje się jednak, że proces ten może przebiegać znacznie dynamiczniej dzięki glonom, które bardzo szybko utrwalają piasek i po obumarciu rozkładają się, tworząc znakomite podłoże do wkraczania i rozwoju kolejnych gatunków. Dzięki zjawisku anemochorii (rozsiewania przez wiatr) pojawiają się gatunki zarodnikowe. Jednym z pierwszych gatunków, często dominującym, jest mech płonnik włosisty (Polytrichum piliferum), towarzyszą mu bakterie, grzyby, porosty i wątrobowce, tworząc wyspecjalizowane zbiorowisko zwane biologiczną skorupą glebową. Odgrywa ona kluczową rolę w procesie formowania się ekosystemów na obszarach suchych i półsuchych, inicjuje formowanie się gleb i dalszy ich rozwój.

Siedlisko i rola glonów zostały wielokrotnie opisane w czasopismach naukowych. W jednej z prac (napisanej wspólnie z dr Jolantą Cabałą z Polskiej Akademii Nauk) zawarty został pierwszy opis odkrytych przez autorów kilku nowych dla Polski gatunków glonów z uwzględnieniem ich roli w poszczególnych stadiach sukcesji.

Połączenie wiedzy biologa i gleboznawcy okazało się wręcz niezbędne. Zdaniem naukowca badania nad sukcesją roślinności i formowaniem się struktury pionowej i poziomej warstw roślinnych bez analizy glebowej jest niewystarczające. Dlatego zintegrowanie doświadczeń zdobytych zarówno na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska, jak i na Wydziale Nauk o Ziemi pozwala na dogłębne i szczegółowe badania, wnikliwą analizę oraz wyciąganie wniosków, które służą zarówno nauce, jak i praktycznemu zastosowaniu.

Zgodnie z obowiązującym w Polsce prawem każda firma, która zakończy eksploatację na danym terenie, jest zobowiązana do rekultywacji opuszczanych gruntów. Najprostszą i najczęściej stosowaną metodą jest nasadzenie różnych gatunków, czasem przypadkowych (nie wyłączając obcych). Dla wielu przedsiębiorców jest to zadanie nie tylko skomplikowane, ale i kosztowne. Tymczasem efektem takiego zalesiania jest niejednokrotnie tworzenie plantacji z różnych gatunków drzew, które nie mają nic wspólnego z układem naturalnym. Wszystkie procesy ekologiczne są zahamowane i charakteryzują się ubóstwem florystycznym i faunistycznym. Górny Śląsk jest pod tym względem miejscem szczególnym. Badania prof. O. Rahmonova udowadniają, że w wielu przypadkach znacznie skuteczniej byłoby nic nie robić i pozostawić te tereny bez żadnej ingerencji. Jak bowiem mówi gleboznawca, przyroda jest mądra i sama sobie poradzi. Bez zakłócania jej funkcjonowania zarówno procesy sukcesji roślinności, jak i rozwój gleby zachodziłyby właściwie, a kosztów finansowych można by uniknąć. Opuszczone grunty powinny pokryć się glonami, inicjując w ten sposób stadium, którego efektem byłoby w stosunkowo krótkim czasie (około 20 lat) przywrócenie podłoża najbardziej zbliżonego do pierwotnego. Egzemplifikacją tej tezy jest teren po piaskowni w okolicach Biskupiego Boru za Bukownem, gdzie nie przeprowadzono rekultywacji, nie nasadzono obcych gatunków drzew i krzewów, a na miejscu eksploatacji wyrósł naturalny, piękny bór z właściwym składem gatunkowym.

W latach 70. ubiegłego wieku wzdłuż brzegów Amu-darii po raz pierwszy wprowadzono na rozległych powierzchniach wierzbę ostrolistną (Salix acutifolia), która wykazuje znacznie większą zdolność utrwalania piasków lotnych niż sosna. Sprawdziła się ona także na Pustyni Błędowskiej i w Bornym Sulinowie (częściowo). Efekty swoich badań prof. O. Rahmonov prezentował na wielu międzynarodowych konferencjach naukowych, m.in. na Słowacji i w Niemczech, wzbudzając duże zainteresowanie. Temat formowania się gleby na obszarach ekstremalnie odkształconych z zastosowaniem wierzby ostrolistnej szczególnie zgłębiają Chińczycy.

Nie jest to walka wypowiedziana sośnie. – Wierzba ostrolistna pod swoimi okapami także „uprawia” sosnę, jednak ten sposób jej wkraczania jest naturalny. Gęste nasadzenie sosny hamuje natomiast naturalny proces sukcesji i formowania się gleby. Po 20–25 latach będziemy mieć wprawdzie zieloną, sosnową plantację, ale pod okapem drzew nie będzie żadnego runa, odpowiedniej flory bakteryjno-grzybowej. Poza zieloną powierzchnią nic tam nie będzie. Tak więc, zakładając, że tereny odkształcone są małopowierzchniowe, powinniśmy pozwolić im na regenerację w sposób naturalny. Przyroda potrafi dbać o siebie – konkluduje biolog.

Plany naukowe prof. O. Rahmonova są rozległe, dotyczą przede wszystkim kontynuacji badań nad rozwojem gleby i relacji między glebą a pokrywą roślinności na terenach wysokogórskich, szczególnie w Górach Fańskich w Tadżykistanie. W centrum zainteresowania naukowca pozostaje ponadto badanie procesu formowania się gleb i zmienności ich właściwości fizykochemicznych na terenach parków miejskich w Polsce. Profesora szczególnie interesuje analiza transformacji składu chemicznego gleby na poziomie molekularnym na obszarach piaszczystych, w stadium od inicjalnego do terminalnego. Niezwykle interesująco zapowiadają się zaplanowane badania wpływu gatunków obcych na formowanie i kształtowanie się właściwości chemicznych gleby. Inspiracją tych badań są zmiany zachodzące w środowisku na skutek wykorzystywania w nasadzeniach dębu czerwonego i czeremchy amerykańskiej, gatunków odpornych na zanieczyszczenia, sprowadzonych przed laty na Górny Śląsk z Ameryki Północnej. Wprawdzie zdobią one parki i wypełniają lasy, ale niestety zaburzają rodzimy ekosystem i wypierają rodzime gatunki, doprowadzając do obniżenia bioróżnorodności.

Maria Sztuka


Artykuł pt. „W cieniu okapu” ukazał się w „Gazecie Uniwersyteckiej UŚ” nr 6 (256) marzec 2018.

return to top