Geologie a pedologie
Schematická geologická mapa Svalbardu
Polární půdy vývoj a vlastnosti Půda je produktem – matečné horniny – klimatu – biotické aktivity (rostlin, živočichů a mikroorganismů) – času Nízké teploty a krátké vegetační období limitují vývoj polárních půd. Teploty, jež umožňují rozvoj půdního života, trvají 4 až 8 týdnů a jsou omezeny jen na mikroklima aktivní vrstvy. V polárních oblastech - fenomén přenosu látek a genomů větrem.
Klima
Mikroklima – je klima povrchu půdy (studijního objektu) Mikroprostředí (microenvironment) – prostředí obklopující organismus.
Matečná hornina Zvětrávání matečné horniny - velmi pomalé → nedostatečné zásobení polárních půd minerálními živinami. Vrchní rozmrzající “aktivní vrstva” – podíl na půdotvorných procesech. Spodní horizonty “permafrostu” jsou permanentně zmrzlé. Ve vysokých zeměpisných šířkách dosahuje aktivní vrstva mocnosti méně než 10 cm, v nízké Arktidě či Antarktidě 50 až 100 cm. Ve vysokých zeměpisných šířkách dosahuje hloubka permafrostu několik stovek metrů.
Zóna permafrostu v Arktidě
(celá Antarktida má permafrost)
Zóna permafrostu v Arktidě
Permafrost Permafrost odebírá permanentně tepelnou energii aktivní vrstvě. Zmrzlý horizont brání výměně minerálních živin, vody, plynů mezi zmrzlými horizonty a aktivní vrstvou. Příkrý teplotní gradient mezi aktivní vrstvou půdy a permafrostem způsobuje fyziologickou ariditu. Rostliny žijící v aktivní vrstvě jsou vystaveny vodnímu stresu (rychlé evaporaci). Současně v pouštních oblastech dochází k zasolování aktivní vrstvy.
Na severní polokouli je hranice kontinuálního permafrostu přibližně shodná s –1 °C isotermou. V jižnějších polohách nacházíme výskyt tzv. čočkovitého permafrostu. Pod vrstvami organické hmoty, které působí teplotně izolačně, se nacházejí čočky zmrzlé půdy. Diskontinuální permafrost je většinou rozšířen pod hranicí lesa. Kontinuální a diskontinuální permafrost pokrývá cca 20% povrchu naší planety.
Díky zasolení nebo vyšším tlakům mohou mezi vrstvami permafrostu existovat nezmrzlé části matečné horniny.
Na některých lokalitách existuje permafrost i pod mořem (mořské šelfy s prochlazenou vodou). Na severní polokouli je nejhlubší permafrost na Sibiři cca 600 m, v centrální Antarktidě až 800 m. Hloubku permafrostu ovlivňuje celá řada faktorů - množství energie dopadající na povrch půdy - množství geotermální energie - termální vlastnosti matečné horniny - obsah vody, atd. Nejhlubší permafrost existuje v místech s minimálním pokrytím vegetace, s krátkým a chladným létem s minimální sněhovou pokrývkou.
Permafrost má stabilní teplotu. Pouze jeho vrchní vrstva se v letním období mění v závislosti na ročním období (s časovým posunem).
Roční teplotní profil permafrostu ukazuje, do jaké hloubky se mění teplota permafrostu v závislosti na střídání ročních období.
Aktivní vrstva Tavná voda ze sněžníků a ledovců rychle stéká do údolí. Dochází k dezertifikaci prostředí. Na dně údolí dochází k akumulaci vody a vytváření různých typů mokřadů. Na zamokřených svazích za současného vytváření aktivní vrstvy a tání permafrostu dochází k uvolnění zvodnělé půdy a k následným sesuvům. Tento proces se označuje soliflukce.
Nemožnost vsakování tavné vody ze sněžníků a ledovců způsobuje zamokření půd (vznik tzv. hydromorfických půd). Množství organické hmoty, která se jen těžko mineralizuje, zůstává v aktivní vrstvě, dochází k postupnému okyselování půd a ke glejotvorným procesům.
Biotické aktivity půdy Vysoké zeměpisné šířky jsou tvořeny - polárními pouštěmi a polopouštěmi - s minimálně vyvinutými půdami - s minimálním vegetačním krytem. Subarktické a subantarktické oblasti mohou na druhé straně dosahovat stoprocentního vegetačního krytu se značným oživením půdního profilu.
Čas Vegetační sezóna a s ní spojené biologické procesy probíhající v půdě jsou omezeny 2 až 3 měsíci. Dlouhé období vegetačního klidu zpomaluje proces tvorby půd a působí podobně jako ledová období. V polárních oblastech dochází jen k omezenému zvětrávání hornin, vymývání, dekompozici a přemisťování.
V polárních oblastech rozlišujeme tři typy půd: hnědá, tundrová a močálová půda.
Tundrový a močálový typ půd převládá v polárních oblastech.
Vztah vývoje půd ve třech klimatických zónách
Zamokřená půda – tundrový a močálový typ půdy V subarktické a subantarktické oblasti. Tvoří asi 85% rozlohy tunder. Zůstává nasycený vodou po celou vegetační sezónu. Přítomnost permafrostu zabraňuje vsakování vody ho hlubších vrstev. Vegetace zde působí jako ochrana proti letnímu prohřívání a vysušování. Mrazové procesy zabezpečují pohyb půdy a tím její stálé narušování – tvorba mrazových půd – polygonů.
Kopečková tundra – napomáhá vytvářet příznivější mikroklimatické podmínky pro rostliny. V letním období zadržuje vláhu, v zimě působí tepelně izolačně. Izolace permafrostu vegetací a následné přirůstání permafrostu vede ke vzniku různých mrazových jevů, vznik ping (Pingo – má jádro z čistého ledu), rašelinných kopečků a mohyl (Palsa – střed tvořen zmrzlou organickou hmotou.)
Nezamokřené hnědé polání půdy Na stanovištích, která jsou dobře odvodněna. Aktivní vrstva bývá mocnější s možností vzniku vrstevnatosti. Rozlohou - malou částí (cca 1%) polárních půd. Vegetační kryt těchto půd je řídký díky nedostatku vláhy a větrné erozi.
Půda polárních pouští Pokryvnost cévnatých rostlin je nižší než 25%, průměrná červencová teplota je pod 5 °C a průměrné roční srážky jsou nižší než 8 cm. U těchto půd dochází k akumulaci solí na povrchu, pH jsou většinou neutrální až alkalické. Jsou poškozovány větrnou erozí. Na povrchu se vytváří minerální a biologické krusty.
Biologické krusty polárních pouští Na povrchu půd polárních pouští - tzv. biologické krusty (nižší houby, sinice, řasy, bakterie a lišejníky). Tyto krusty jsou jedinými primárními producenty na těchto stanovištích - zpevňují povrch půdy a tím omezují větrnou erozi.
Diverzita a četnost sinic a řas půdních krust polární pouště na ostrově Ellesmere
Fyzikálně-chemická charakteristika půd na ostrově Ellesmere Pouze pískovcové typy půd měly nižší pH, ostatní typy byly neutrální až alkalické.
Obsah vody byl velmi nízký a během vegetační sezóny se snižoval
Obsah fotosyntetických pigmentů a diverzita sinic a řas. Říční terasa, granitový substrát a odledněná moréna měly vyšší koncentrace než dolomitický substrát a dno údolí. Dolomitický substrát měl vyšší poměr chlorofyl a : b něž u říční terasy, granitového substrátu a morény. Zelené řasy byly přítomny především na těchto třech typech lokalit.
Druhové složení sinic a řas Celkem bylo nalezeno 136 druhů sinic a řas. - z toho 52 druhů sinic a 84 druhů řas. Zelené řasy byly skupinou s největší druhovou diverzitou. Nadmořská výška negativně ovlivňovala počet nalezených druhů. V granitovém substrátu bylo nalezeno více druhů než v dolomitickém. Půdní krusty obsahovaly především sinice.
Vertikální distribuce sinic a řas v granitovém substrátu
Vertikální distribuce sinic a řas v dolomitickém substrátu
Granitový substrát byl bohatší jak z hlediska diverzity, tak četnosti sinic a řas než dolomitický substrát. V granitovém substrátu Oscillatoriales a Chroococcales převažovaly. Jejich počet byl největší v hloubce 3 až 5 cm. Dolomitický substrát byl chudý jak z hlediska diverzity, tak četnosti. Oscillatoriales byly zastoupeny nejvíce a byly přítomny pouze v horní vrstvě půdy (do 4 cm).
