Rośliny detektywi: jak byliny, drzewa i krzewy wskazują na obecność złóż mineralnych?
Ziemia wciąż kryje w sobie ogromne bogactwa. W ich odnajdywaniu paradoksalnie pomagać mogą… rośliny. Niektóre gatunki mają tendencję do występowania w obszarach o dużym nagromadzeniu złóż mineralnych, inne gromadzą w sobie cząsteczki pożądanych surowców, stając się łatwą do przetestowania „próbką” geologiczną. Geobotanika nie tylko pozwala badać podziemne bogactwa, ale otwiera również potencjał do innowacyjnej eksploatacji złóż.
Metalofity, czyli jak szukać miedzi i złota
Ocimum centraliafricanum to południowoafrykański gatunek bazylii spotykany wyłącznie na ziemiach bogatych w miedź oraz nikiel. Oba te surowce mają dziś ogromne znaczenie gospodarcze, gdyż są niezbędne w procesie rozwoju nowych technologii, w tym produkcji kabli, elektroniki i baterii. W Szwecji w latach 80. obecność uroczych kwiatków Viscaria alpina umożliwiła odkrycie ogromnych pokładów miedzi – kopalnia nazwana „Viscaria” do dziś produkuje 30 tys. ton miedzi rocznie.
Jednym z przydatniejszych metalofitów, czyli roślin lubiących metale, jest również afrykański gatunek Haumaniastrum katangense, który oprócz miedzi akumuluje w sobie również pokaźne ilości kobaltu, jednego z najbardziej pożądanych pierwiastków ostatnich lat. W Ameryce Północnej natomiast żyły złota od wieków były skutecznie identyfikowane na podstawie skupisk bylicy trójzębnej (Artemisia tridentata). Ponadto australijscy naukowcy już przed 10 laty dowiedli, że cenny kruszec da się również wyizolować z liści drzew eukaliptusa, które rosną aż 30 metrów ponad złotodajnymi złożami.
Smagliczka murowa (Alyssum murale) oraz należąca do kapustowatych jadalna roślina Odontarrhena lesbiaca wykazują z kolei wyjątkową afiliację ze wspomnianym już niklem. Przy okazji warto wspomnieć, że inna roślina kapustowata, kapusta sitowata (Brassica juncea) tak skutecznie absorbuje ołów, że wykorzystuje się ją do fitoremediacji, czyli oczyszczania gleby z metali ciężkich. Na obecność złóż cynku na danym obszarze może natomiast wskazywać obfite występowanie tobołków alpejskich (Noccaea caerulescens), które dodatkowo ochoczo „pochłaniają” również inny ciężki metal, kadm.
Bylica trójzębna jest gatunkiem wskaźnikowym dla żył złota, By Stan Shebs, CC BY-SA 3.0, Link
Flora na złożach uranu
Współczesna cywilizacja w coraz większym stopniu zależy od podaży uranu. Radioaktywny pierwiastek jest podstawowym paliwem napędzającym reaktory atomowe na świecie, a dodatkowo znajduje szerokie zastosowanie w medycynie nuklearnej i produkcji broni jądrowej. W przeciwieństwie do metali uran nie jest jednak dla roślin niezbędnym związkiem odżywczym, a wręcz jest dla nich toksyczny. I ten fakt wykorzystać można jednak do poszukiwania złóż cennego surowca.
Skażenie uranem jest szczególnie widoczne u określonych gatunków roślin i obejmuje zazwyczaj zaburzenia kiełkowania, fotosyntezy i produkcji nasion. Zmiany fizyczne są dość oczywiste. Szczególnie narażone na wysoką kumulację uranu są mszaki, w tym mchy i wątrobowce. Ponadto do badań zawartości uranu na danym terenie służyć mogą również traganki (Astragalus), czosnki (Allium), trójedniki (Calochortus) oraz pokośliny (Eriogonum).
Poszukiwanie złóż radioaktywnego pierwiastka wiąże się zazwyczaj nie tylko z obserwacją poszczególnych siedlisk, ale również laboratoryjnym testowaniem tkanek roślin, które wykazują potencjalne oznaki skażenia.
Tabela przedstawiająca złoża mineralne wykrywane z pomocą roślin wskaźnikowych; opracowanie własne
W poszukiwaniu węgla i diamentów
Geobotanika pomóc może również w lokalizacji najcenniejszych złóż na świecie. Pandamus candelabrum to gatunek palmy typowej dla terytorium Liberii. Jak się okazuje, rośnie ona wyłącznie na glebach bogatych w kimberlit, rzadką skałę potasową zawierającą czasem… diamenty. Diamentowa roślina, jak się ją już powszechnie nazywa, zaadaptowała się do podłoża wyjątkowo bogatego w magnez, potas i fosfor. Niestety, spośród 6 tysięcy znanych rur kimberlitowych na świecie tylko 600 zawiera diamenty, a jedynie 60 z nich jest na tyle bogatych, że wydobycie jest opłacalne.
Obserwacja flory może również pomóc w lokalizacji złóż węgla. Za gatunki wskaźnikowe w tym zakresie uważa się:
- Oliwnik europejski (Olea ferruginea) – czyli znane nam dobrze drzewa oliwne występujące w stanie naturalnym w Afryce, zachodniej Azji, Indochinach oraz zachodnich Chinach;
- Gymnosporia royleana – krzew klimatu umiarkowanego spotykanego w Himalajach i Indiach;
- Dicliptera bupleuroides – kwitnąca bylina typowa dla Afganistanu oraz regionu Indochin.
Analiza środowiska naturalnego wokół znanych kopalni węgla wskazuje, że powyższe trzy gatunki należą do typowej roślinności obszarów węglonośnych. Wiedząc o tym fakcie można wykorzystywać nowoczesne technologie zdjęć lotniczych i satelitarnych, aby identyfikować kolejne obszary. Niestety, póki co nic nie wskazuje na to, żeby ludzkość chciała eksploatację paliw kopalnych definitywnie zakończyć w najbliższym czasie.
Inne wskaźnikowe gatunki
Marmur pozostaje jednym z najcenniejszych surowców w architekturze i wystroju wnętrz. I jego lokalizację ułatwić może mapowanie szaty roślinnej. Za gatunki wskaźnikowe w tym zakresie uważa się figowiec pospolity (Ficus carica), azjatycki krzew Isodon rugosus oraz pospolitą dąbrówkę (Ajuga parviflora) występującą w Afganistanie, Pakistanie oraz Indiach.
Jeśli natomiast na danym obszarze występują większe ilości akacji afrykańskich (Acacia nilotica) lub trujących, karłowatych krzewów Rhazya stricta, można podejrzewać lokalne złoża chromitu, minerału, który jest nie tylko najlepszym źródłem chromu, ale znajduje też zastosowanie w przemyśle garbarskim, szklarskim czy włókienniczym.
Niestety, w miarę jak zwiększa się antropogeniczna presja na ekosystemy a różnorodność biologiczna kurczy się pod wpływem zmiany klimatu, potencjał geobotaniki stopniowo maleje. W wielu siedliskach metale ciężkie pojawiają się już wskutek zanieczyszczeń przemysłowych czy składowania niebezpiecznych odpadów. Być może w przyszłości analiza szaty roślinnej stanie się po prostu smutnym świadectwem krzywd, jakie wyrządziliśmy naszej planecie.
Drzewa oliwne w stanie naturalnym występują często w regionach bogatych w złoża węgla, fot. ABBPhotoe/envato
Fitogórnictwo, czyli innowacyjne zastosowanie roślin
Wspominaliśmy już o możliwości „wyciągania” metali ciężkich ze skażonych gleb poprzemysłowych. Owa zdolność do hiperakumulacji poszczególnych pierwiastków w korzeniach i innych tkankach roślinnych ma jednak znacznie szerszy potencjał. Fitogórnictwo to rozwijająca się gałąź przemysłu wydobywczego, która może rozwiązać problem deficytu pierwiastków ziem rzadki (REE).
Na czym to polega? Na glebach, o których wiemy, że są bogate w pożądane surowce, sadzi się smagliczki, tobołki lub inne gatunki łatwo absorbujące metale. Rośliny pochłaniają metaliczne atomy, po czym są zbierane, a z ich biomasy ługuje się metale ciężkie (np. nikiel) lub REE w celu przemysłowego wykorzystania. Ponieważ większość z nich ma charakter toksyczny, cały proces jest korzystny dla środowiska naturalnego, tym bardziej, że podczas wzrostu rośliny pochłaniają z atmosfery dwutlenek węgla, a produkują tlen!
Lokalizacja złóż mineralnych za pomocą roślin – pytania i odpowiedzi
Co to są metalofity?
Metalofity to rośliny, które nie tylko tolerują zwiększony poziom metali ciężkich w podłożu, ale rosną wyłącznie na obszarach metalonośnych.
Dlaczego warto korzystać z geobotaniki przy poszukiwaniach złóż?
Analiza rozprzestrzenienia poszczególnych gatunków i badania chemicznego składu liści to jedna z najtańszych, najbardziej ekologicznych i najskuteczniejszych metod lokalizowania ważnych minerałów.
Skąd wzięła się geobotanika?
Już starożytni Chińczycy wykorzystywali asocjacje między roślinami a sparowanymi z nimi minerałami. W nowożytności technikę tą rozwinęli Włosi w XVIII w.
- „These Plants are Better Geologist than You”, Ricardo Valls, DOI 10.17605/OSF.IO/JPQZN, https://osf.io/jpqzn/, 30/01/2025;
- “Plants predict the mineral mines – A methodological approach to use indicator plant species for the discovery of mining sites” Zeeshan Ahmad i in., https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123221002010, 30/01/2025;
- “Geobotanical prospecting” Robert R. Brooks, https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/0-387-30844-X_36, 30/01/2025;
- “Metal-plants and Plant-metals: Phytoextraction by Metallophytes - A review” Colin Welsh, https://www.researchgate.net/publication/383213910_Metal-plants_and_Plant-metals_Phytoextraction_by_Metallophytes_-_A_review, 30/01/2025;
- “Rare African plant signals diamonds beneath the soil” Eric Hand, https://www.science.org/content/article/rare-african-plant-signals-diamonds-beneath-soil, 30/01/2025;
- “Pinus brutia as a biogeochemical medium to detect iron and zinc in soil analysis, chromite deposits of the area Mersin, Turkey” Zeynep Özdemir, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009281904000194, 30/01/2025;
