SŁAWOMIR LIGĘZA
O R N I T O G E N I C Z N Y M A T E R I A Ł D I A G N O S T Y C Z N Y . C Z Y W P O L S C E W Y S T Ę P U J Ą G L E B Y „ O R N I T H I C ” ?
O R N I T H O G E N I C D I A G N O S T I C M A T E R I A L . A R E T H E R E O R N I T H I C S O I L S I N P O L A N D ? Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy'
w Lublinie
A b stra ct: O m ithogenic material is a n e w diagnostic criterion o f soil layers and horizons that was introduced
into the second edition o f WRB in 2006. That fact has changed a formerly unspecified status o f the soils developed with strong influence o f birds, i.e. created by them (e.g. om ithogenic soils) and soils typical o f climate zones but modified by avifauna excrement and bird activity. Basic indicators o f the ornithic property are: gravel (grit sw allowed by birds for pounding food in gizzards), bones, feathers, and content o f 0.25% o f P^O. soluble in 1 % citric acid. Soils with the suffix .,ornithic" are potentially located in Poland in the areas o f breeding colonies o f birds (cormorants, herons, rooks), winter roosts o f rooks and jackdaws, and on goose farms. Although some elements o f bird activity can be found in each o f these exam ples, the content o f phosphorus extracted from the soil with 1% citric acid may be in many cases lower than required. The minimum content o f P ,0_ (0.25% ) is an important criterion for the formative element ..ornithic".
S łow a klu czo w e: ornitogeniczny materiał diagnostyczny, gleby ..ornithic".
K eyw ords', om ithogenic diagnostic material, „ornithic” soils.
WSTĘP
Określenie ornitogeniczny* („omitogenny’') w naukach gleboznawczych łączyło się do niedawna niemal wyłącznie z glebami, które występowały na terenach dużych kolonii ptaków na obszarze Antarktyki, u zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej (tzw. wyspy guanowe) oraz w mniejszym stopniu w Arktyce. Gleby omitogeniczne wyróżnił Syroechkovski [1959], natomiast pierwszą klasyfikację, która uwzględniła ich występowanie, stworzyli w 1966 r. Tedrow i Ugolini [1966]. Byłyjednąz sześciu grup głównych ich klasyfikacji gleb Antarktydy [Ugolini, Bockheim 2008]. W drugiej edycji raportu World Reference Base fo r Soil Resources z 2006 r. wprowadzono szereg istotnych zmian i uzupełnień w porównaniu z raportem z 1998 r., w tym po raz pierwszy dokonano charakterystyki materiału diagnostycznego określanego jako ornitogeniczny (<omithogenic materiał) [WRB 2007]. Wprowadzony kwalifikator - ornithic wskazuje na ptaki, jako istotny czynnik wpływający na właściwości gleb.
*O rnitogeniczny - forma w ystępująca w N o w y m słow niku ortograficznym język a polsk iego, Wyd. Nauk. PW N 2000; om itogen ny - termin używ any w polskich artykułach, nie w ystępuje w słow niku.
Czy w Polsce występują gleby „ornithic”?
61
Szeroko opisywane gleby omitogeniczne [np. Aislabie i in. 2009; Tatur 1989; Zhu i in. 2009] spełniają prawdopodobnie kryteria stawiane glebom ornithic, jednak istnieje grupa gleb leżących poza obszarami polarnymi, również na terenie Polski, których status pozostaje niejasny. Nie sąornitogenicznym i w rozumieniu Tedrova i Ugoliniego [1966], natomiast m ają cechy wskazujące na udział ptaków w kształtowaniu ich cech. S ą marginalne pod względem powierzchni, jednak występują często.
O R N IT O G EN IC ZN Y M ATERIAŁ D IA G N O S T Y C Z N Y W R A P O R C IE W R B [2 0 0 7 ]
Charakterystyka ogólna. Materiał om itogeniczny (gr. ornithos - ptak, genesis -
pochodzenie) jest materiałem wytworzonym pod silnym wpływem ptasich ekskrementów. Często zawiera znaczną ilość żwiru (gravel według G u idelines...[2006] uzup. aut.), który został przetransportowany przez ptaki.
Kryteria diagnostyczne. Materiał omitogeniczny zawiera: 1) pozostałości ptaków lub
cechy wskazujące na aktywność ptaków (kości, pióra i posortowane ziarna żwiru podobnej wielkości) i 2) 0,25% P9Os lub więcej, ekstrahowanego w 1% kwasie cytrynowym.
Element słowotwórczy i kwalifikator ornithic (oc). Konsekwencją wprowadzenia
do WRB omitogenicznego materiału diagnostycznego jest element słowotwórczy ornithic. Gleba ornithic ma warstwę z charakterystycznymi dla niej cechami, o miąższości co najmniej 15 cm, zaczynającą się na głębokości do 50 cm od powierzchni.
Kwalifikator ornithic stosowany jest w formie przyrostka (suffix) ujętego w nawiasie, w połączeniu z grupami referencyjnymi gleb - RSGs ( Reference Soil Groups): Histosols, Cryosols, Leptosols, Podzols, Stagnosols, Umbrisols, Arenosols, Cambisols oraz Regosols. Lista ma charakter otwarty i może być uzupełniana.
C Z Y W P O L SC E S Ą G L E B Y O R N I T H I C ?
Materiał diagnostyczny ornithogenic musi wykazywać obecność cech wskazujących na aktywność ptaków (pióra, szczątki ptaków, resztki pożywienia, żwir pochodzenia omitogenicznego) oraz określoną minimalną zawartość fosforu (P0O5) ekstrahowanego w 1% kwasie cytrynowym [van Reeuwijk 2002]. Ponadto, żeby giełdę uznać za ornithic, miąższość warstwy uwidaczniającej bytowanie ptaków powinna osiągać co najmniej 15 cm [W RB 2007]. K oniunkcja sform ułow anych kryteriów diagnostycznych - „i” - ogranicza liczbę miejsc, gdzie może występować gleba z materiałem diagnostycznym
ornithogenic. W pierwszej kolejności czynnikiem dyskwalifikującym jest zbyt niska
zaw artość fosforu rozpuszczalnego w 1% kw asie cytrynow ym . U stalona w WRB minimalna wartość graniczna 0,25% P70 5 jest wysoka, przewyższa podaw aną w różnych źródłach zawartość fosforu całkowitego w poziomach ornych gleb uprawnych lub jest niewiele n iż s z a - 0,03-0,15% [Kalembasa, Kuziemska2007], 0,05-0,25% [Lawton 1955], 0,01-0,30% [Sims, Vadas 2005]. Wysokie stężenie om itogenicznego fosforu ma odzwier ciedlać wzbogacenie gleby wynikające nie z właściwości skały macierzystej, a z efektu działania czynników zewnętrznych, w tym przypadku ptaków.
Teoretycznie, gleby z przyrostkiem ornithic można lokalizować w Polsce na terenach lęgowych kormoranów i czapli (w Kątach Rybackich jest jedna z największych kolonii tych ptaków w Europie), na fermach gęsi, w koloniach gawronów oraz noclegowiskach gaw ronów i kawek. Kolonie i noclegow iska funkcjonują okresowo, dlatego istotne
znaczenie dla wyników oznaczeń fosforu ma termin pobierania próbek oraz warunki pogodowe, przede wszystkim ilość opadów. Chociaż badania nad sezonową dynam iką fosforu w glebach terenów zasiedlonych przez ptaki nie były w Polsce prowadzone, to można przypuszczać, że inne będzie stężenie P^O w czasie funkcjonow ania kolonii (wiosna-lato) czy noclegowiska (jesień-zima), kie~dy dopływ fosforu jest stały, a inne po tym okresie, kiedy opady wymywają fosfor, natomiast ten nie jest dostarczany do gleby. Racjonalną rzeczą wydaje się, żeby wzbogacenie gleby miało charakter trwały. Jeśli stężenie fosforu waha się w cyklu rocznym, stropowe poziomy gleb m ogą nie spełniać wymogu minimalnego stężenia P20 . uprawniającego do użycia kwalifikatora ornithic.
W tabeli 1 zam ieszczono stężenia procentowe P20_ w górnych poziom ach gleb wybranych kolonii kormoranów i ferm gęsi z obszaru Pofski [Ligęza, Misztal 1999b,c]. We wszystkich analizowanych przypadkach zawartość fosforu była wysoka i zbliżała się do stężenia granicznego, które jest wymagane dla gleb ornithic, jednak go nie osiągała. Dane pochodzą z analizy próbek zebranych w 1996 r., dlatego przy pobieraniu materiału nie uwzględniono wymogu WRB odnoszącego się do minimalnej miąższości warstw wzbogaconych w fosfor. Gleby uśredniano w obrębie całych poziomów genetycznych, bez wyróżniania warstwy diagnostycznej 15 cm.
W raporcie WRB przyjęto, że oddziaływanie ptaków może dotyczyć również gleb organicznych - Histosols [WRB 2007]. Dotychczas 1% kwas cytrynowy był stosowany w diagnostyce poziomów mineralnych, przede wszystkim do odróżniania na podstawie zawartości fosforu epipedonów mollic i umbric (<1500 mg*kg_1 P^O ) od anthric/anthropic (> 1 5 0 0 mg*kg~l P?0 . ) [Burt 2004]. Fakt uw zględnienia po~ziomów o charakterze organicznym niesie ze sobą konsekwencje analityczne, na przykład w diagnostyce nadkładu, jaki wytwarza się na wybiegach ferm gęsi [Ligęza, Misztal 1999b]. Świeży pomiot/obornik tych ptaków zawiera średnio 0,6% fosforu (P^O.) ogółem [CFA 1990], a jego stężenie w przeliczeniu na suchą masę jest wyższe. Warstwra pomiotu to organiczny twór omitogeniczny pozostaje jednak wątpliwość dotycząca analitycznej poprawności ekstrakcji fosforu z pomiotu/obornika pokrywającego glebę na wybiegach. Sumaryczna, 15-centymetrowa warstwa nadkładu i wierzchniej części poziomu próchnicznego na wybiegach będzie prawdopodobnie spełniać kryterium wymaganej minimalnej zawartości P70 .
TABELA 1. Średnie zawartości P ,0 . ekstrahowanego 1% kwasem cytrynowym TABLE 1. Mean contents o fP ,Q . extracted with 1% citric acid______________
.. _ Miejsce Location Gleba / Soil Ptaki / Birds Poziom Horizon P:° 5 [%] |
Kąty Rybackie bielica / podzol
kormorany / cormorants
Oh / Oa Ees / E
0,20 | 0,02 "Wyspa kormoranów",Jez. Dobskie brunatna / Cambisol A / A 0,22 "Cormorant Island", Lake Dobskie kormorany / cormorants Bbr / Bw 0.09
Knyszyn brunatna / Cambisol
terma gęsi / goose farm
A / A
Bbr / Bw
0,14 j
0.05 I
Huta Józefów płowa / Luvisol
ferma gęsi / goose farm
A / A
E e t /E
0.15 0.06
Czy w Polsce występują gleby „ornithic”? 63
G L E B O W E W SK A Ź N IK I A K T Y W N O Ś C I ŻY C IO W EJ PT A K Ó W Poziomy stropowe większości gleb podlegających długotrwałemu oddziaływaniu dużych zgrupow ań ptaków z a w ie ra ją elem enty ch arak tery sty czn e dla m ateriału om itogenicznego, gdy bierzem y pod uwagę pozostałości w skazujące na aktywność życiowąomitofauny, tj. pióra, resztki pokarmu, kości, a także ziarna żwiru. Ich kombinacja może być różna, gdyż zależy od rodzaju pobieranego przez ptaki pokarmu (tab. 2). Kormorany tw orzą duże kolonie, w których dodatkowo gnieżdżą się czaple siwe; oba
TA BEL A 2. G leb ow e w skaźniki a ktyw ności życiow ej p tak ów TABLE 2. Soil indicators o f bird activity
Ptaki i m iejsce w ystęp ow ania Birds and location
Grupa troficzna Trophic group
W skaźniki aktyw ności ptak ów Bird activity indicators resztki pokarm u remnants o f food
żwir gravel K olonie korm oranów i czapli
Corm orant and heron colon ies
rybo żerne piscivoro us
ryby, o ści. łuski fish, fishbones, scales
-Fermy g ęsi G o o se farms roślinożerne herbivoro us pasza feed
-L ęgow isk a gaw ronów R ook colon ies
k o ści zwierząt animal b on es
+
N o c le g o w is k a gaw ron ów i kaw ek Iw szystkożerne R ook and ja c k d a w ro o sts jomnivorous
k o ści zwierząt animal bon es
+
objaśnienia: "+" - w ystępuje; - brak; explanation: present: - lack;
gatunki są zaliczane do ptaków rybożemych. Gęsi odżywiają się pokarmem roślinnym. Kawki i gawrony należą do ptaków wszystkożernych; w okresie jesienno-zim ow ym wspólnie zlatują na noclegowiska, w okresie lęgowym występują oddzielnie.
Najmniej trwałym i stosunkowo szybko rozkładanym elementem są resztki pożywienia i pióra, natomiast najtrwalszym wskaźnikiem bytowania ptaków na danym terenie są kości i żwir. Ptaki nie m ają zębów, a połykany żwir i piasek służy do rozcierania pokarmu w żołądku mięśniowym (gizzard). W literaturze ornitologicznej cząstki te określa się jako grzY, rzadziej gastrolity, gastroliths, stornach stones i gizzardstones [Christensen i in. 1996; López-Calleja i in. 2000; Solomon i in. 2002; Splettstoesser, Todd 1999]. O rozmiarach cząstek oraz ich ilości w żołądku decyduje wielkość ptaków, pora roku oraz rodzaj pożywienia [Gionfriddo, Best 1996]. Oprócz pomocy w procesach trawiennych, gastrolity są źródłem minerałów, gdyż niektóre występujące w nich związki są rozpuszczane przez kwasy żołądkowe. Nierozpuszczalna pozostałość jest wydalana i w ten sposób żwir trafia do gleby, gdzie akumuluje się. Jeśli kolonia czy noclegowisko funkcjonują w tym samym miejscu przez wiele lat, nagromadzenie żwiru jest znaczne (fot. 1).
W roku 1996 pobrano próbki gleby na terenie noclegowiska gawronów w Łęgach Dębińskich nad Wartą w Poznaniu. Udział cząstek omitogenicznych (fot. 2) o średnicy >1 mm (kości i żwir, piasek bardzo gruby) osiągał w poziomie próchnicznym niemal 20% (w/w) [Ligęza, Misztal 1999a]. Prawdopodobnie całkowity udział materiału wniesionego przez ptaki był większy (nie uwzględniono cząstek omitogenicznych o średnicy <lm m ). W profilu kontrolnym spoza noclegowiska nie stwierdzono cząstek fazy stałej większych niż 1 mm.
FOTO 2. O m itogeniczn y żwir z gleby - n oclegow isko gaw ronów i kawek PHOTO 2. O m ith ogen ic gravel (grit) o f soil - rook and jackdaw roost
Czy w Polsce występują gleby „ornithic”?
65
FOTO 3. Kości z poziom u próchnicznego gleby z noclegow iska gaw ronów i kawek PHOTO 3. B ones from soil humus horizon - rook and jackdaw roost
PO D SU M O W A N IE
Materiał ornithogenic jest nowym materiałem diagnostycznym, wprowadzonym w drugiej edycji raportu WRB, pomocnym przy charakterystyce specyficznych poziomów (warstw) formowanych w glebach przy udziale ptaków. Teoretycznie, zapisy raportu są jasne i jednoznaczne - gleba opisywana za pom ocą przyrostka ornithic musi mieć co najm niej 15-centym etrow ą w arstw ę, w której w ystęp ują elem enty w skazujące na aktywność życiow ą ptaków: pióra, kości (pozostałości ptaków i resztek pożywienia), żwir (połykany przez ptaki) oraz musi spełniać warunek minimalnego stężenia fosforu ekstrahowanego w 1% kwasie cytrynowym - nie mniej niż 0,25% P?0 .
Pracująca nad raportem WRB grupa robocza IUSS nie podała, jakie gleby były wzorcem referencyjnym służącym do definiowania materiału diagnostycznego ornithogenic, a brak literatury na ten temat sprawia, że pojawiają się wątpliwości. Przeprowadzone przeze mnie prace terenow e wskazują, że istnieją gleby mające znaczny udział m ateriału omitogenicznego (żwir i kości), a zaw ierają zbyt mało P2O s, aby opisać je przyrostkiem
ornithic. W konsekwencji, gleba zawierająca omitogeniczny żwir nie jest ornithic. Inny
dylemat diagnostyczny pojawia się w odniesieniu do gleb na fermach gęsi. Warstwa pomiotu na wybiegach zawiera pióra, resztki paszy i jest zasobna w fosfor, lecz często nie osiąga
15 cm miąższości. Razem z wierzchnią warstwą poziomu próchnicznego może spełniać warunek minimalnej zawartości fosforu, natomiast brak tam żwiru, ponieważ gęsi na fermach m ają do niego ograniczony dostęp, odmiennie niż dziko żyjące gatunki tych ptaków [VerCauteren i in. 2003].
LITERATURA
AISLA B IE J., JO R D A N S., A Y TO N J„ K L A SSE N J.L., B A R K E R G .M ., T U R N E R S. 2009: Bacterial diversity a sso cia ted w ith o rn ith o g en ic soil o f the R oss S ea region, A ntarctica. Can. J. M icro b io l. 55 (1 ): 2 1 - 3 6 . B U R T R. (red.) 2 0 0 4 : So il S u rvey Laboratory M eth od s M anual S o il Su rvey In v estig a tio n s. Report N o. 4 2 ,
Version 4 .0 , N o v em b er 2 0 0 4 , Natural R esou rces C onservation S ervice, U SD A : 7 3 4 ss.
CFA (C a lifo rn ia Fertilizer A ss o c ia tio n ), S o il Im p rovem ent C o m m ittee 1990: W estern F ertilizer H and book - H orticulture Edition: 3 2 0 ss.
C H R IS T E N SE N K .D ., FALK K., PE T E R SEN B .S . 1996: F eedin g b io lo g y o f D anish farmland birds. W orking rep ort N o . 12. M in is tr y o f E n v ir o n m e n t and E n erg y , D e n m a rk . D a n is h E n v ir o n m e n ta l P r o te c tio n A gencv: 70 ss.
G U ID E L IN E S FO R SOIL D E SC R IP T IO N 2 0 0 6 : FAO, Rome: 100 ss.
G IO N F R ID D O J.P., B EST L.B. 1996: G rit-use patterns in North A m erican birds: the influence o f diet, body s ize and gender. W ilson B u lletin 108: 6 8 5 -6 9 6 .
K A L E M B A S A S ., K U Z IE M S K A B. 2 0 0 7 : S e q u en tia l a n a ly sis o f p h o sp h o ru s c o m p o u n d s o f so il m aterial fertilized w ith w aste o rgan ic m aterials. P o lish J. S o il Sci. 4 0 (2 ): 1 6 5 -1 7 2 .
L A W T O N K. 1955: 2. C h e m ic a l c o m p o s itio n o f s o ils , w: B E A R F.E. (red.). C h em istry o f the s o il. A C S M onograph N o 126. R ein h o ld P u b lish in g C orporation: 5 3 - 8 4 .
L IG ĘZA S., M ISZTAL M. 1999a: Z m iany w ła ściw o ści gleb na obszarze n o cleg o w isk a gaw ronów . Zesz. Probl. P o st. N a u k R oln. 46 7 : 3 7 9 - 3 8 5 .
L IG ĘZA S., M ISZTAL M. 1999b. W ła ściw o ści ch em iczn e gleb y z obszaru kolon ii lęgow ej kormoranów'. Zesz. P ro b l. P o st. N auk R o ln . 4 67: 3 8 7 - 3 9 3 .
L IG Ę Z A S ., M ISZT A L M. 19 9 9 c: Z m ia n y ś r o d o w isk a g le b o w e g o z a ch o d z ą ce pod w p ły w e m z a le g a ją c y ch p o m io tó w g ęsi. F o lia U n iv e rs ita tis A g ric u ltu r a e S te tin e n sis 200. A g ric u ltu r a 77: 2 0 7 - 2 1 2 .
L Ó P E Z -C A L L E J A M .V ., S O T O -G A M B O A M „ R E Z E N D E E.L. 2 0 0 0 : T he role o f g a str o lite s on fe e d in g behavior and d ig e stiv e e ffic ie n c y in the R u fo u s-co lla red Sparrow. C o n d o r 102: 4 6 5 - 4 6 9 .
SIM S J.T., V A D A S P A . 2 004: Phosphorus in soils. O verview . W: HILLEL D. (red.). E ncyclopedia o f S oils in th e E n v iro n m en t. E lsev ier: 2 0 2 - 2 1 0 .
SO L O M O N E.P., BERG L.P.. M ARTIN D.W. 2 002: B io lo g y Sixth Edition. T hom son Learning Inc., Australia, Canada, M ex ico , Singapore, Sp ain, U nited K ingdom . U nited States: 6 6 4 ss.
S P L E T T S T O E S S E R J., T O D D F.S. 1 999: S to m a c h s to n e s from E m peror P e n g u in A p te n o d y te s fo rsteri c o lo n ie s in the W eddell Sea. M a rin e O rn ith o lo g y 27: 9 7 - 1 0 0 .
SY R O E C H K O V S K I E.E. 1959: T he R ole o f A n im a ls in the form ation o f prim ary s o ils in the C ircum polar R e g io n s o f the Earth (w ith A n tarctica as an E xam ple). Z ool. Zhur. 3 8 (1 2 ): 1 7 7 0 -1 7 7 5 .
TA TU R A. 1989: O rn ith o g en ic s o ils o f the m aritim e A ntarctica. P o lish P o la r R es. 10: 4 8 1 - 5 3 2 .
T E D R O V J.F.C., UGOLINI F.C. 1966: Antarctic soils. W: Tedrov J.F.C. (red.). A ntarctic soils and soil forming p r o c esses. Am. G e o p h y s. U n ion A n ta rct. Res. W ashington. Ser. 8 : 1 6 1 -1 7 7 .
U G O L IN I F.C., B O C K H E IM J.G. 2 0 0 8 : A n ta rctic s o ils and so il form ation in a c h a n g in g en v iro n m en t: A review . G e o d e r m a 144: 1 -8 .
van R EEU W IJK L.P. 2 0 0 2 : Procedures for so il a n a ly sis. ISRIC, W ageningen: 119 ss.
V E R C A U T E R E N K .C ., LAVELLE M .J., SHIVELY K.J. 2003: Characteristics o f grit in Canada g o o se gizzards. W ildlife S o c ie ty B u lletin 3 1 (1 ): 2 6 5 - 2 6 9 .
W R B 2 0 0 7 . IU SS W orking G roup W R B 2 0 0 7 : W orld R eference B ase for S o il R eso u rces 2 0 0 6 , first update 2 0 0 7 . W orld S o il R eso u rc es R e p o rts No. /0 3 . FAO, Rome: 128 ss.
Z H U R., LIU Y., S U N J., S U N L., G EN G J. 2009: Stim ulation o f gaseou s phosphine production from A ntarctic seabird guan os and orn ith o g en ic so ils. J. E nviron . Sci. 21 (2 ): 1 5 0 -1 5 4 .
Dr Sławomir Ligęza
Instytut Gleboznawstwa i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie u l Kr. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin
