蛇紋岩土壌

蛇紋岩土壌は、ペリドタイトなどの風化した超塩基性岩や、蛇紋岩などのその変成岩によって生成される珍しい土壌タイプです。より正確には、蛇紋岩土壌には、アンチゴライト、リザーダイト、クリソタイルまたは白アスベストなどの蛇紋岩サブグループの鉱物が含まれており、これらはすべて超塩基性岩によく見られます。「蛇紋岩」という用語は、土壌タイプとその親材料を形成する鉱物グループの両方を指すのによく使用されます。

蛇紋岩土壌は独特の化学的、物理的特性を示し、一般的に農業には不向きな土壌とみなされています。鉄分が多く有機物が少ないため、土壌は赤みがかった、茶色、灰色であることが多いです。地質学的には、蛇紋岩の基盤岩のある地域は特徴的に急勾配で岩が多く、浸食されやすいため、多くの蛇紋岩土壌はかなり浅くなっています。^[1]土壌が浅く植生がまばらなため、土壌温度が上昇し^[2]乾燥状態になります。^[1]蛇紋岩土壌は超塩基性であるため、カルシウムとマグネシウムの比率が低く、窒素 (N)、リン (P)、カリウム (K) などの多くの必須栄養素のレベルも低いです。蛇紋岩土壌には、クロム、鉄、コバルト、ニッケルなどの重金属が高濃度で含まれています。^[3]これらの要因が組み合わさって、蛇紋岩土壌に生息する植物にとって深刻な生態学的課題が生じます。

蛇紋岩は、オリビンを多く含む岩石、ペリドタイトと水との変成反応によって形成された変成火成岩です。蛇紋岩は、まだら模様の緑がかった灰色、または青がかった灰色をしており、触るとワックスのような感触です。岩石には、天然のアスベストの一種であるクリソタイルの白い筋が通っていることがよくあります。アスベストは、長期間にわたって粉塵粒子を吸い込むことで起こる中皮腫など、さまざまな人間の健康状態と関連しています。蛇紋岩土壌で作業する場合や、蛇紋岩の破砕物を扱う場合は注意が必要です。

蛇紋岩は、地球の表面近くの海洋地殻、特に中央海嶺近くの冷却岩石内で水が循環する場所で形成されることが最も多く、結果として生じる超塩基性岩の塊は、現在および過去の構造プレート境界近くの大陸地殻に組み込まれたオフィオライト中に見られます。

蛇紋岩土壌は超塩基性岩から生成されます。超塩基性岩は、鉄またはマグネシウムの鉱物を70％以上含む火成岩または変成岩です。^[4]

蛇紋岩は地球上に広く分布しており、オフィオライトの分布と部分的に一致している。蛇紋岩はバルカン半島、トルコ、ニューファンドランド、キプロス島、アルプス山脈、キューバ、ニューカレドニアに露出している。^[2]北米では、アメリカ東部のアパラチア山脈の東斜面の小さいながらも広く分布する地域にも蛇紋岩が存在する。^[5]しかし、カリフォルニアには大陸の蛇紋岩の大部分がある。

生態学的には、蛇紋岩土壌には3つの主な特徴があります。植物の生産性が低いこと、固有種の割合が高いこと、近隣地域とは異なる植生タイプであることです。^[6]

蛇紋岩の植物群落は、湿地や湿原から岩だらけの荒地まで多岐にわたり、そのような痩せた土壌の厳しい環境条件に耐えることができなければなりません。その結果、蛇紋岩土壌に隣接する非蛇紋岩土壌地域とは大きく異なります。^[4]蛇紋岩土壌で見られる植物の種類には、植物の栄養特性が共通していることがよくあります。それらは、水分を保持し、日光を反射する鈍いワックス状の灰緑色の葉（Eriogonum libertiniに見られる）を持つ「発育不全」の習性を示します。^{[7]その他の表現型特性としては、色素のある茎（} Streptanthus howelliiに見られる）や、時にはDarlingtonia californicaに見られる肉食性があります。一般的な蛇紋岩に耐性のある植物の例として、アメリカマツ ( Pinus sabiniana )、ジェフリーパイン ( Pinus jeffreyi )、カリフォルニアライラック ( Ceanothus sp. )、マンザニータ ( Arctostaphylos sp. )、ライブオーク ( Quercus sp. )、カリフォルニアアメリカハナズオウ ( Cercis occidentalis )、カリフォルニアトチノキ ( Aesculus californica )、カリフォルニアローレル (月桂樹) ( Umbellularia californica )、シダ類のAspidotis densaおよ​​びPolystichum lemmonii などがあります。

蛇紋岩土壌の地域には多様な植物も生息しており、その多くはAcanthomintha duttonii、Pentachaeta bellidiflora、Phlox hirsutaなどの希少種または絶滅危惧種です。カリフォルニアでは、蛇紋岩に関連する分類群の 45% が希少種または絶滅危惧種です。^{[8]カリフォルニアでは、レザーオーク (} Quercus durata ) やコーストホワイトリーフマンザニータ ( Arctostaphylos viscida ssp. pulchella )などの低木が蛇紋岩土壌の典型です。^[4]

蛇紋岩土壌がもたらす化学的、物理的課題を克服するために、植物は干ばつ、重金属、限られた栄養素に対する耐性を発達させてきました。^[4]カルシウム：マグネシウム比が低いと、根の成長と活動が制限され、細胞膜が弱くなり、必須栄養素の吸収が減少します。^[9]高マグネシウム土壌への適応メカニズムにより、深く成長する根に多くの資源が割り当てられます。^[7]重金属は成長を阻害し、鉄欠乏症を誘発し、クロロシスを引き起こし、根の発達を制限します。^{[9] [7]}重金属に対する複数の適応メカニズムには、根による吸収を制限することによる金属の排除、さまざまな器官での金属の区画化、または毒性耐性の発達が含まれます。^[7]窒素が乏しい場所では、植物への生理学的影響には、タンパク質合成の障害、クロロシス、葉の膨圧の低下、葉と分げつ数の減少、成長率の低下、種子収量の低下などがあります。^[9]リンレベルが低いと、窒素レベルが低い場合と同様の影響が出るが、種子の大きさが小さくなり、根とシュートの比率が低下し、水ストレスが増加する。 [9]土壌水分が低いと、栄養素の吸収と輸送が減少し、気孔の開きが減少し、光合成能力が低下し、植物の成長と生産性も低下する。^[9]蛇紋岩植物は、水と栄養素の吸収を促進するために根系が強く発達している。^[7]たとえば、Noccaea fendleri（別名Fendler's penny grass）はニッケルを過剰に蓄積し、Sedum laxumは多肉質を示す。 場合によっては、蛇紋岩に耐性のある外生菌根との共生が、蛇紋岩の土壌ストレスに対する植物の適応を促進する。^[7]

蛇紋岩土壌への適応は複数回進化してきた。^{[7] [4] [1] [10]}蛇紋岩耐性植物は、非蛇紋岩植物よりも進化的に新しい。^[11]蛇紋岩群集の異質性と斑状分布は遺伝子流動を制限するが、種分化と多様化を促進する。^[11]生息地の異質性は、このシステムの固有性と生物多様性のレベルに大きく貢献している。斑状分布は蛇紋岩群集の高い種分化率に起因するが、これに関連する課題は数多くある。起源集団や他の集団からの空間的隔離は遺伝子流動を制限し、^{[4]これらの集団は変化する環境条件に対して脆弱になる可能性がある。さらに、非蛇紋岩群集との遺伝子流動が高く、}遺伝子型汚染、交雑、および生存不可能な子孫を引き起こす可能性がある。 ^[4]

蛇紋岩土壌に生息するユニークな植物は、バイオレメディエーションの一種であるファイトレメディエーションのプロセスで使用されてきました。これらの植物は高濃度の重金属に適応した特殊な能力を発達させたため、汚染された土壌から重金属を除去するために使用されてきました。^[12]

蛇紋岩荒野は、アメリカ合衆国の一部に見られるユニークな生態地域で、カリフォルニア州、オレゴン州、ワシントン州のアパラチア山脈と海岸山脈の小さいながらも広く分布しています。 ^[13]種の豊富な群集の群島は、州の陸地面積の1.5％を占めています。^{[具体的に]カリフォルニア州では、州内の植物の10％が蛇紋岩固有種です。荒野は、変質した}超塩基性オフィオライトの露頭に発生します。

これらは蛇紋石グループの鉱物にちなんで名付けられ、鉄、クロム、ニッケル、コバルトの濃度が異常に高い蛇紋石土壌を形成します。カリフォルニア州グラスバレーのような蛇紋石荒野は、気候が通常森林の成長につながる地域に草原やサバンナが存在することが多いです。 ^[14]

蛇紋岩土壌は、作物や牧草地を育むために改良することができます。これは、土壌に十分な量の石膏を加えることで行うことができます。石膏を加えることで、より好ましいカルシウムとマグネシウムの比率が生み出され、植物の栄養素のバランスが改善されます。しかし、これは放牧牛に影響を与える可能性があります。医学生物学における微量元素ジャーナルの記事によると、放牧動物の20％の腎臓に有毒レベルのニッケルが、32％の肝臓に有毒レベルの銅が検出されたことがわかりました。^[15]これが牛肉の消費に関連して人間の健康に悪影響を及ぼす可能性があるかどうかについては、さらなる研究が必要です。

メリーランド州ボルチモア郡のソルジャーズ・ディライト自然環境地域は、1,900エーカーの蛇紋岩の不毛地帯を覆っています。この地域には、希少、絶滅危惧、絶滅危惧の植物種が38種以上生息しており、珍しい昆虫、岩石、鉱物も生息しています。^[16]

ペンシルベニア州ランカスター郡のロックスプリングス自然保護区は、ランカスター郡自然保護協会が保護している176エーカー（71ヘクタール）の土地で、蛇紋岩不毛地帯の代表的な例です。元々は草原でしたが、山火事の鎮圧により森林に変わりました。この不毛地帯には、希少な蛇紋岩アスター（Symphyotrichum depauperatum）や、数多くの希少な蛾やシジミチョウが生息しています。^[17]

ペンシルバニア州チェスター郡のノッティンガム公園、別名サーペンタイン・バレンズは、UMCESによって、数多くの理由から国定自然史跡に指定されるに値すると推奨された。その理由には、希少種や固有種の数種が生息していること、ヤニマツの無傷の個体群が生息していること、また、その場所が歴史的意義を持っていることなどが含まれる。^[14] 1979年以来、ネイチャー・コンサーバンシーは地元コミュニティと協力して、この脆弱な生息地がある州境サーペンタイン・バレンズのいくつかの地域を保護し保全している。^[18]

ノースカロライナ州クレイ郡のナンタハラ国有林にあるバッククリーク蛇紋岩荒野も別の例である。主な岩石は蛇紋岩化したダナイトとカンラン石で、土壌の深さは0～60センチメートル（0～24インチ）の範囲で変化し、岩の露頭は地域の景観の5～10％を占めている。この地域の米国国家植生分類は「南部ブルーリッジ超塩基性岩露頭荒野」であり、バッククリーク地域に特有のものだと考えられている。1995年、米国森林局は、主に計画的な制御された焼却による積極的な保護管理を開始し、手作業による被覆除去と併せて、以前はまばらだった種の個体群の再生に成功した。20種を超える保護対象植物種に加えて、 2004年にはこれらの荒野の固有種であるリアノンアスター（Symphyotrichum rhiannon ^{）が記載されている。 [19]}

• ドワーフの森

• Whittaker, RH, Walker, R., Kruckeberg, A.、「蛇紋岩土壌の生態学」。放射線サービス部門。1954 年。pp 258–275。Web。http://www.californiachaparral.com/images xxx/Whittaker_Eco_of_Serpentine_Soils_1954_II.pdf。2017 年 5 月にアクセス。
• 天然資源省。「自然コミュニティ - 蛇紋岩草原」。Maryland.gov。xxxWeb。http://dnr2.maryland.gov/wildlife/Pages/plants_wildlife/serpentine.aspx。2017 年 5 月にアクセス。
• エリス、M。「蛇紋岩中のアスベストを心配すべきか？」ベイネイチャー。2013年。ウェブ。https://baynature.org/article/should-we-be-worried-about-asbestos-in-serpentine-rock/。2017年5月にアクセス。
• カリフォルニア大学。「北カリフォルニアの蛇紋岩 xxx 景観に適した樹木と低木」。農業および天然資源部。2009 年。Web。http://anrcatalog. xxxucanr.edu/pdf/8400.pdf。2017 年 5 月にアクセス。
• USDA。「蛇紋岩土壌と植物の適応」。米国農務省。Web。https://www.fs.fed.us/wildflowers/beauty/serpentines/adaptations.shtml 2017 年 5 月にアクセス。