Ecological Features of Spontaneous Vascular Flora of Serpentine Post-Mining Sites in Lower Silesia

• Autorzy: Kasowska D. , Koszelnik-Leszek A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/aep-2014-0014

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka ekologiczna spontanicznej flory naczyniowej obiektów poprzemysłowych związanych z wydobyciem serpentynitu na Dolnym Śląsku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to determine the ecological characteristics of vascular plants colonizing serpentine mining waste dumps and quarries in Lower Silesia. The investigated flora was analyzed with regard to species composition, geographical-historical status, life forms, as well as selected ecological factors, such as light and trophic preferences, soil moisture and reaction, value of resistance to increased heavy metals content in the soil, seed dispersal modes and occurrence of mycorrhiza. There were 113 species of vascular plants, belonging to 28 families, found on seven sites in the study. The most numerous families were Asteraceae, Poaceae, Fabaceae and Caryophyllaceae. Only 13% of all plants recorded occurred on at least five of the study sites. The most numerous were species related to dry grassland communities, particularly of the Festuco-Brometea class, which included taxa endangered in the region of Lower Silesia: Avenula pratensis, Salvia pratensis, Festuca valesiaca. Apophytes dominated in the flora of the investigated communities. Hemicryptophytes were the most numerous group and therophytes were also abundant. The serpentine mining waste dumps and querries hosted heliophilous species which prefer mesic or dry habitats moderately poor in nutrients, featuring neutral soil reaction. On two study sites 30% of the flora composition consisted of species that tolerate an increased content of heavy metals in the soil. Anemochoric species were the most numerous with regard to types of seed dispersal. Species with an arbuscular type of mycorrhiza were definitely dominant in the flora of all the study sites, however, the number of nonmycorrhizal species was also relatively high. It was suggested that both the specific characteristics of the habitats from serpentine mining and the vegetation of adjacent areas had a major impact on the flora composition of the communities in the investigated sites.

PL

Celem badań było dokonanie charakterystyki ekolologicznej roślin naczyniowych zasiedlających siedem obiektów, takich jak: zwały odpadów i wyrobiska kamieniołomów związanych z wydobyciem serpentynitu na Dolnym Śląsku. Florę przeanalizowano pod kątem przynależności do grup geograficzno-historycznych. Dla każdego gatunku przyporządkowano formę życiową wg klasyfikacji Raunkiaera oraz wartości wskaźników: świetlnego, wilgotności, trofizmu, kwasowości gleby i odporności na metale ciężkie. Określono sposób dyspersji nasion oraz status mikoryzowy analizowanych gatunków. Na terenie wszystkich obiektów stwierdzono obecność 113 gatunków roślin naczyniowych, należących do 28 rodzin, z których najliczniej reprezentowane były: Asteraceae, Poaceae, Fabaceae i Caryophyllaceae. W składzie flory najczęściej notowane były rośliny muraw kserotermicznych z klasy Festuco-Brometea, wśród których obecne były gatunki zagrożone w skali Dolnego Śląska: Avenula pratensis, Salvia pratensis i Festuca valesiaca. Dominującą grupą gatunków były apofi ty. Wśród form życiowych najliczniej reprezentowane były hemikryptofi ty ale udział terofitów był także wysoki. Pod względem wymagań siedliskowych, analizowana fl ora składała się w większości z gatunków światłolubnych, preferujących siedliska świeże lub suche oraz umiarkowanie ubogie w składniki pokarmowe, o odczynie obojętnym. W dwóch miejscach badań gatunki tolerujące zwiększoną zawartość metali ciężkich w glebie stanowiły około 30% składu flory. Ze względu na sposób rozprzestrzeniania diaspor, najliczniej reprezentowane były anemochory. Gatunki z arbuskularnym typem mikoryzy zdecydowanie dominowały w analizowanej fl orze, niemniej jednak udział gatunków niemikoryzowych był stosunkowo wysoki. Zasugerowano, iż zespół niekorzystnych cech podłoża serpentynitowego oraz roślinność terenów przyległych miały główny wpływ na skład florystyczny badanych zbiorowisk.

Słowa kluczowe

EN

serpentine mining; artificial biotopes; spontaneous flora; early stages of succession; dry grasslands

PL

wydobycie serpentynitu; spontaniczna flora; wczesne stadia sukcesji; suche murawy

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 40, no. 2
• Strony: 33--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 60 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kasowska D.

• University of Environmental and Life Sciences, Department of Botany and Plant Ecology, pl. Grunwaldzki 24a, 50-363 Wrocław, Poland

autor

Koszelnik-Leszek A.

• University of Environmental and Life Sciences, Department of Botany and Plant Ecology, pl. Grunwaldzki 24a, 50-363 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Allen E.B. & Allen M.F. (1980). Natural re-establishment of vesicular-arbuscular mycorrhizae following stripmine reclamation in Wyoming, Journal of Applied Ecology, 17, 139-147.
• [2] Amir H., Perrier N., Rigault F. & Jaffré T. (2007). Relationships between Ni-hyperaccumulation and mycorrhizal status of different endemic plant species from New Caledonian ultramafic soils, Plant and Soil, 293, 23-35.
• [3] Brooks R.R. (1987). Serpentine and its vegetation, a multidisciplinary approach, Dioscordes Press, pp. 455, Portland Oregon 1987
• [4] Bzdon G. (2010). Segetal communities species in flora of selected gravel pits on the Siedlce Upland (in Polish), Fragmenta Agronomica, 27(3), 34-43.
• [5] Dziedzic K., Kozłowski S., Majerowicz A. & Sawicki L. (1979). Mineral resources of Lower Silesia, pp. 510, Ossolineum Wrocław 1979
• [6] Falihski B. (1972). Synantropization of the vegetation - an attempt to point out of the problem essence and main research directions, Phytocenosis, 1(3), 157-169.
• [7] Fabiszewski J. (1993). The problems of plant-cover preservation in the area of the Śleza Hills, Annales Silesiae, 23, 65-75.
• [8] Fernandez S., Seoane S. & Merio A. (1999). Plant heavy metal concentrations and soil biological properties in agricultural serpentine soil, Communications in Soil Science and Plant Analysis, 30, 1867-1884.
• [9] Freitas H., Prasad M.N.V. & Pratas J. (2004). Analysis of serpentinophytes from north-east Portugal for trace metal accumulation - relevance to the management of mine environment, Chemosphere, 54, 1625-1642. [PubMed]
• [10] Gabbirielli R., Pandolfin T., Vergnano I.O. & Palandrim R. (1990). Comparison of two serpentine species with different nickel tolerance strategies, Plant and Soil, 122, 271-277.
• [11] Griffioen W.A.J., Ietswaart J.H. & Ernst W.H.O. (1994). Mycorrhizal infection of an Agrostis capilaris population on a copper contaminated soil, Plant and Soil, 158, 83-89.
• [12] Harley J.L. & Harley E.L. (1987). A check-list of mycorrhiza in the British flora, New Phytologist, Supplement, 105, 1-102.
• [13] Hopkins N.A. (1986). Mycorrhizae in California serpentine grassland community, Canadian Journal of Botany, 65, 484-487.
• [14] Kabała C. & Szlachta T. (2000). Total contents and soluble forms of trace element in serpentinite wastes of the Nasławice quarry, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 471, 959-966.
• [15] Kasowska D. (2001). Vascular plants of the sand dump close to Strzegom and the basalt quarry near Złotoryja, Annales Silesiae, 31, 129-137.
• [16] Kasowska D. (2002). Mycorrhizal status of plants in two successional stages on spoil heaps from fireloam mining in Lower Silesia (SW Poland), Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 71, 155-161.
• [17] Kasowska D. (2007). Flora of xerothermic grasslands and ruderal communities of the Nasławice serpentine quarry (Kamienny Grzbiet Ridge, Śleza Massif, Annales Silesiae, 35, 105-113.
• [18] Kęcki Z., Dajdok Z. & Szczęśniak E. (2003). The red list of vascular plants of Lower Silesia. endangered vascular plants of Lower Silesia, Instytut Biologii Roślin, Uniwersytet Wrocławski, Polskie Towarzystwo Przyjaciól Przyrody „Pro Natura”, pp. 9-65, Wrocław 2003
• [19] Kornaś J. (1981). Mechanisms and effects of the human impact upon the flora, Wiadomości Botaniczne, 25(3), 165-182.
• [20] Koszelnik-Leszek A. (2007). Content of selected heavy metals in soil and Silene vulgaris in serpentine soil, Rocznik Gleboznawczy, 58, 1, 2, 63-68.
• [21] Koszelnik-Leszek A. (2007). Structure of leaf bland and content of nickel, chromium and zinc in Silene vulgaris (Moench) Garcke and soil on the serpentine spoil mount at Wirki, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 520, 227-234.
• [22] Koszelnik-Leszek A. & Wall Ł. (2009). The estimation of selected heavy metals and macroelements content in Dianthus carthusianorum L. in serpentine damp and natural habitat, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 541, 245-253.
• [23] Kozłowski S. (1996). Mineral resources of Lower Silesia, pp. 353, Warszawa 1996.
• [24] Kwiatkowski P. (1999). Natural reclaimation of limenstone and basalt excavations in the Kaczawskie Mountains, J. Malewski (ed.): Pits reclamation, 109-125, Wrocław 1999
• [25] Leyval C, Turnau K. & Haselwandtler K. (1997). Effect of heavy metal pollution on mycorrhizal colonization and function: physiological, ecological and applied aspects, Mycorrhiza, 7, 139-153.
• [26] Malpas J. (1992). Serpentine and the geology of serpentinized rocks, Roberts, B.A., Proctor, J. (eds): The ecology of areas with serpentinized rocks, a world view. Geobotany, 17, 7-30, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands (1992).
• [27] Matuszkiewicz, W. (2007). Guide for identification of the plant communities of Poland, pp. 537, Warszawa 2007.
• [28] Mirek Z., Piękoś-Mirkowa H., Zając A., Zając M. (2002). Flowering plants and pteridophytes of Poland, a checklist, W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, pp. 442, Kraków 2002.
• [29] Müller-Schneider P. (1986). Diasporology of the Spermatophytes of the Grisons (Switzerland), Veroffentlichungen des geobotanischen Institutes der ETH, Zurich 1986.
• [30] Pasierbihski A., Rostahski A., (2001). The diversity of vascular flora of mining spoil heaps found in woodland areas of the Katowice agglomeration, Natura Silesiae Superioris, Suplement, 19-31.
• [31] Pawłowska T.E., Błaszkowski J., Riihling A. (1996). The mycorrhizal status of plants colonizing a calamine spoil mound in southern Poland, Mycorrhiza, 6, 499-505.
• [32] Perrier N., Amir H. & Colin F. (2006). Occurrence of mycorrhizal symbioses in the metal-rich latertic soils of the Konirambo Massif, New Caledonia, Mycorrhiza, 16, 449-458. [PubMed]
• [33] Philips J. & Hayman D.S. (1970). Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection, Transactions of the British Mycological Society, 55, 158-161.
• [34] Rostahski A. (1998). Anthropophytes and apophytes in colonization process on the post-industrial heaps in Upper Silesia region, Phytocoenosis, 10, 199-201.
• [35] Rostahski A. & Zhukov S. (2001). Comparison of the flora of minig spoil heaps of Upper Silesia (Poland) and Donetsk Coal District (Ukraine), Natura Silesiae Superioris, Suplement, 67-77.
• [36] Sarosiek J. & Sadowska A. (1961). The ecology of plants of serpentine soils, Wiadomości Botaniczne, 5, 1, 73-86.
• [37] Shetty K.G., Banks M.K., Hetrick B.A. & Schwab A.P (1994). Biological characterization of a southeast Kansas mining site, Water, Air & Soil Pollution, 78, 169-177.
• [38] Skubała K. (2011). Vascular flora of sites contaminated with heavy metals on the example of two post-industrial spoil heaps connected with manufacturing of zinc and lead products in Upper Silesia, Archives of Environmental Protection, 37, 1, 57-74.
• [39] Smith S.E. & Read D.J. (2008). Mycorrhizal symbiosis. 3rd edn., Academic Press, p. 787, London 2008.
• [40] Sołtysiak J. & Koszelnik-Leszek A. (2009). Vascular flora and chemical properties of serpentine heap on Sobótka near Wrocław), Annales Silesiae, 34, 101-106.
• [41] Stojanowska W. (1973). The flora of quarries of the Lower Silesia, Acta Universitatis Wratislaviensis, 198, 17, 35-55.
• [42] Sulej J., Ślesak E., Leonowicz-Babiak K. & Buczek J. (1970). Tentative explanation of dwatrfish growth of plants on serpentine soils, I. Physico-chemical, biological properties and mineral elements of serpentine soils, Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 39, 3, 405-419.
• [43] Szarek-Łukaszewska G. & Grodziehska K. (2007). Vegetation of a post-mining pit (Zn/Pb ores) three year study of colonization, Polish Journal of Ecology, 55, 2, 261-282.
• [44] Szarek-Łukaszewska G. (2009). Vegetation of reclaimed and spontaneously vegetated Zn-Pb mine wastes in Southern Poland, Polish Journal of Environmental Studies, 18, 4, 717-733.
• [45] Szczesniak E. (2003). Rare and threatened species of thermophilous swards in Lower Silesia, Kącki Z. (ed.): Endangered vascular plants of Lower Silesia, Instytut Biologii Roślin, pp. 9-65, Wrocław 2003.
• [46] Szczesniak E. & Kącki Z. (2004). Materials to the flora of Kamienny Grzbiet Ridge (Śleza Massif, Sudety Foreland, Acta Botanica Silesiaca, 1, 85-90.
• [47] Szczesniak E. (2005). Species of Festuca ovina group (Poaceae) on the serpentine rocks in the Sudety Foreland, Acta Botanica Silesiaca, 2, 121-129.
• [48] Turnau K. (1998). Heavy metal content and localization in mycorrhizaal Euphorbia cyparissias from zinc wastes in southern Poland, Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 67, 1, 105-113.
• [49] Turnau K. (2003). Arbuscular mycorrhiza of Berkheya coddii and other Ni-hyperacumulating members of Asteraceae from ultramafic soils in South Africa, Mycorrhiza, 13, 185-190. [PubMed]
• [50] Wang B. & Qiu Y.L. (2006). Phylogenetic distribution and evolution of mycorrhizas in land plants, Mycorrhiza, 16, 299-363. [PubMed]
• [51] Wierzbicka M., Panufnik D. (1998). The adaptation of Silene vulgaris to the growth on a calamine waste heap (S. Poland), Environmental Pollution, 101, 415-426.
• [52] Weber J. (1981). Genesis and properties of soil derived from serpentinites in Lower Silesia, Part II. Physico-chemical properties, Rocznik Gleboznawczy, 32, 2, 145-159.
• [53] Wojtuh B., Fabiszewski J. & Żołnierz L. (1993). The ecological specificity of xerothermic swards on serpentinite rocks in the Massif of Śleza, Annales Silesiae, 23, 93-107.
• [54] Zajac E.U. & Zajac A. (1975). The list of archeophytes occurring in Poland, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, Prace Botaniczne, 3, 7-15.
• [55] Zajac E.U. & Zajac A. (1992). A tentative list of segetal and ruderal apophytes in Poland, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, Prace Botaniczne, 24, 11-23.
• [56] Zając A., Zajac M. & Tokarska-Guzik B. (1998). Kenophytes in the flora of Poland: list, status and origin, Phytocoenosis, 10, 107-115.
• [57] Zarzycki K., Trzcińska-Tacik H., Różahski W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U. (2002). Ecological indicator values of vascular plants of Poland, W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, pp. 183, Kraków 2002.
• [58] Żołnierz L. (1993). Serpentine ferns in the Śleza Massif, Annales Silesiae, 23, 77-91.
• [59] Żołnierz L. (2007). Grasslands on serpentines in Lower Silesia (SW Poland) - some aspects of their ecology, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, 555, 1-231.
• [60] Żołnierz L. (1993). Nickel in plants growing on serpentine soils of Lower Silesia, K. Pendias (ed.): Chromium, nickel and aluminum in the environment - ecological and analytical problems, Ossolineum Wrocław, Warszawa, Kraków, Zeszyty Naukowe, 5, 159-166.