Szczątki roślin kopalnych w glebach mułowych Sandru Mazursko-Kurpiowskiego

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIX NR 3/4 WARSZAWA 2008: 51 —61

MARIUSZ GAŁKA1, BARBARA KALISZ2

SZCZĄTKI ROŚLIN KOPALNYCH W GLEBACH

MUŁOWYCH SANDRU MAZURSKO-KURPIOWSKIEGO*

PLANT MACROFOSSILS IN MUD SOILS

OF MAZURSKO-KURPIO W SKI OUTWASH PLAIN

2Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

A b stra c t: M ud s o ils are r ela tiv e ly p o o rly d escrib ed in the literature. T h e r ec o g n itio n o f their

origin on the b a sis o f the recon stru ction o f v e g eta tio n is im portant. T he in v estig a tio n carried out en ab le to d e fin e the en viron m en t o f the accu m ulation o f m ud d ep o sits b a sed on the plant m a c ro fo ss ils p resent in the so il. T he stu died s o ils accu m u lated in w a te r-sw a m p en viron m en t (w ater and rush plant sp e c ie s w ere present). T he strong hu m ification m akes d ifficu lt the d efin ite determ ination o f the v eg eta tio n co n n ected w ith form ation o f m ud so ils.

S ło w a k lu c z o w e : m ak roszczątk i roślin ne, d o lin y rzeczn e, g leb y m u ło w e. K e y w o r d s : plant m a c ro fo ssils, river v a lle y s, m ud so ils.

WSTĘP

G leby m ułow e są stosunkow o mało zbadaną grupą gleb. O bszerniejsze prace, dotyczące ich powstawania i w łaściw ości przeprowadzono w latach 60. XX wieku. [Okruszko 1969; Okruszko, Oświt 1969]. W ostatnich latach powstało kilka opracowań [Banaszuk 2000; Roj-Rojewski 2003; Roj-Rojewski, Banaszuk 2004], jednak dotyczą one głów nie rozm ieszczenia, budowy i w łaściw ości chem icznych gleb m ułowych. Rozpoznanie warunków genezy gleb m ułowych wym aga uściślenia i uzupełnienia. Istotne jest określenie, w jakim środowisku rozpoczęła się ich akumulacja. M ożliw e jest to dzięki rekonstrukcji roślinności, która w przeszłości rosła na danym terenie. Badania m akrofosyliów roślinnych w glebach pow stałych w środow isku w odno- bagiennym pozwalają na taką rekonstrukcję. Rozbudowany system korzeniowy niektó­ rych z nich sprawiał, iż w warunkach trwałego uwilgotnienia odkładała się materia organiczna dając początek glebom hydrogenicznym.

Celem pracy jest rekonstrukcja roślinności, która rosła w dolinach analizowanych rzek oraz określenie środowiska akumulacji gleb mułowych.

*Praca w y k o n a n a w ram ach nr 2 P 04G 0 3 8 3 0 fin a n so w a n eg o p rzez M in ister stw o N au ki i S zk o ln ictw a W y ż sz eg o . Praca finan sow an a ze środ k ów EFS U E w ram ach u m o w y nr S 1/13 7 /2 0 0 5 /U /0 7 /0 5 i S 2 /3 7 /2 0 0 6 /U /0 5 /0 6 .

52 M. Gałka, В. Kalisz

MATERIAŁ I METODY

Badania prowadzono w dolinach rzek Omulwi, Rozogi oraz w dorzeczu Pisy na Sandrze Mazursko-Kurpiowskim. Rzeki te są prawymi dopływami Narwi, a ich doliny w yścielone są glebami hydrogenicznym i. Gleby m ułow e nie tworzą tu w iększych kompleksów, a występują punktowo wśród innych gleb hydrogenicznych. Ze względu na melioracje dolin i regulacje rzek przeprowadzone w ubiegłym stuleciu, analizowane gleby znajdują się w fazie decesji. Do badań wytypowano gleby mułowo-m urszowe w dolinie Omulwi (obiekt Gleba), Rozogi (obiekt Kapuściska) i w dorzeczu Pisy (obiekt Gawrychy) oraz glebę murszowatą właściwą (obiekt Walery Łęg w dolinie Rozogi - rys. 1). A nalizow ane gleby są płytkie, zawierają od 22% (K apuściska) do 67% (Gawrychy) materii organicznej w poziom ach m ułow ych, a ich podłoże stanowią aluwialne piaski luźne (tab. 1). Podstawowe w łaściw ości gleb oznaczono standar­ dowymi metodami stosowanymi w gleboznawstwie.

Badanie kopalnych roślin przeprowadzono w czterech profilach glebowych. Do analiz pobrano cztery rdzenie, trzy o długości 50 cm i jeden o długości 60 cm. W badaniach pom inięto w sp ółczesn ą (5 cm) warstwę gleby, gdyż stanow iła ją darń przerośnięta korzeniami. Materiał pobrano ze ściany odkrywki do plastikowej rynienki o średnicy 7 cm. Osad przeznaczony do analizy makro fosy liów roślinnych badano w odstępach 5 cm. Tylko w dwóch przypadkach odstępy były inne, z uwagi na układ poziom ów glebowych, których sekwencję starano się zachować przy analizie. Objętość

Równina

Mazurska

Równina

Kurpiowska

■ obiekty badań - study objects

RY SU N EK 1. Lokalizacja terenu badań FIGURE 1. Location o f the research area

Szczątki roślin kopalnych w glebach mułowych Sandru M azursko-Kurpiowskiego 53

TABELA 1. P odstaw ow e w łaściw ości badanych gleb TABLE 1. Som e properties o f the analysed soils

Głębokość Depth [c m ] Utw ór glebow y Soil formation pH Straty prażenia Loss on ignition Сoru

N_tot C:N

KC1 _{H 20} %

Walery Łęg, dolina Rozogi, gleba murszowata właściwa - Rozoga river valley, muck-like soil

0-15 Utwór murszowaty ! 5,24 Muck-like formation !

6,04 13,97 7,74 0,71 |H

j

j 15-35 Mul z namutem miner. j 5,00

Mud and alluvial deposit j

5,69 10,75 5,79 0,53 11

3 5 -5 0 M u ł- M u d j 5,02 5,91 39,23 14,76 1,02 14

50-58 Piasek luźny - Loose sand 5,30 5,77 0,67 - -

-Kapuściska, dolina Rozogi, gleba mułowo-murszowa - Rozoga river valley, mud-mucк soil

0-2 2 Mursz - Muck 4,99 5,86 41,8 16,44 1,56 11

22 -3 5 Muł - Mud 5,28 6,27 22,38 9,03 0 ,84 11

35-55 Piasek luźny - Loose sand 5,95 6,43 1,75 - -

-Gleba, dolina Omulwi, gleba mułowo-murszowa - Omulew river valley, mud-muck soil

0-8 Utwór murszowaty j 5,16 Muck-like formation | 5,93 16,69 7,18 0 ,68 11 ! j 8-2 0 M u r sz -M u c k j 5,35 6,02 51,52 24,03 2,00 112 20-4 0 M u ł - Mud j5,58 6,26 24,3 13,36 0,83 i 16

4 0 -6 0 Pył piaszczysty - Sandy silt 6,23 6,48 0,38 - -

-60-65 Piasek luźny - Loose sand 6,25 6,54 0,39 -

-Gawrychy, dorzecze Pisy, gleba mułowo-murszowa - -Gawrychy, Pisa river basin, mud-muck soil

0-15 Mursz - Muck 5,03 5,74 74,3 4 33,01 2,35 i 14 15-25 Muł - Mud 6,15 6,99 66,88 29,8 2 1,80 17 25 -4 7 Utwór limnetyczny Limnetic deposit 6,35 7,09 1 8 , 1 8 8,31 0,46 1 8

4 7 -5 5 Piasek luźny - L oose sand 7,76 8,09 0,74 - -

-badanej próbki w ynosiła na ogół 100 cm3. Glebę przesiano pod strumieniem ciepłej wody na sitach o średnicy oczek 0,25 i 0,5 mm. Analiza makroszczątków roślinnych opierała się głów nie na znaleziskach karpologicznych, tj. owocach, nasionach. Silny stopień rozkładu części wegetatywnych nie pozwalał na ich identyfikację. Przy ozna­ czaniu znalezisk karpologicznych wykorzystano klucze: Berggren [1968], Grosse- Brauckmann [1974], Tobolski [2000], Vielichkevich [1982].

54 M. Galka, В. Kalisz

N a diagramach m akrofosyliów roślinnych (rys. 2 -5 ) użyto skrótów: o - ow oce

(fruits), otr - ow oc trójboczny (trigonous fruit), odw - ow oc dwuboczny (biconvex fru it), e - endokarp (en docarp), n - nasiona {seeds), sz - szyszki (cones), oos -

oospory (oospores), к - kolec z liścia (leaf-margin spines). Wartości liczbow e na skali poziomej oznaczają ilość fosylnych znalezisk wyrażoną w liczbie bezwzględnej.

Przykłady wybranych makrofosyliów roślinnych, występujących w badanym materiale glebowym przedstawiono na rysunku 6. Nazwy gatunkowe roślin przyjęto za Mirkiem i in. [2002]. Przy rekonstrukcji warunków i wymagań siedliskowych roślin posłużono się opracowaniami: Podbielkowski, Tomaszewicz [1996] oraz Zarzycki i in. [2002].

WYNIKI I DYSKUSJA

Przedstawiono wyniki badań rdzeni z czterech obiektów (rys.l) z miejscowości: Gleba, Gawrychy, Kapuściska, Walery Łęg pod kątem zawartości makroszczątków roślinnych.

Miejscowość Gleba

W przeanalizowanym rdzeniu o długości 60 cm, stwierdzono 27 taksonów kopalnych roślin (rys. 2). Największe skupisko kopalnych diaspor stwierdzono na głębokości 30-45 cm. Występujące w glebie owoce i nasiona należą do roślin rosnących w środowisku wodno-błotnym lub w jeg o bezpośredniej okolicy. Spośród grupy roślin w odnych zanotowano obecność Nuphar lutea, Lemna minor, Stratiotes aloides. Szuwary budowały m.in.: Schoenoplectus lacustris, Sparganium cf. erectum, Typha sp., Oenanthe aquatica. Występowanie w osadzie makrofosyliów roślin torfowiskowych, tj. Carex pseudocyperus, C. rostrata, Menyanthes trifoliata pozwala przypuszczać, iż w tym miejscu mógł zachodzić proces torfotwórczy. Niestety zbyt silny rozkład materii organicznej uniemożliwia pewne stwierdzenie, jakie rośliny wykształciły utwór organiczny. Znalezione w tym profilu makrofosylia roślinne należą do roślin rosnących w środowisku eutroficznym.

Miejscowość Gawrychy

Przeanalizowany pod względem zawartości makroszczątków roślinnych rdzeń miał długość 50 cm. Stwierdzono w nich obecność 11 taksonów roślin (rys. 3), które można przyporządkować ze względu na środowisko występowania do czterech grup. Pierwszą reprezentują rośliny wodne, których kopalne generatywne makrofosylia zalegały w osadzie. Są to Chara sp. i Potamogeton sp., których generatywne organa stwierdzono w spągu rdzenia, oraz Batrachium sp., którego owoc zalegał na głębokości 10-15 cm. Drugą grupę tworzą rośliny szuwarowe. Na głębokości 25-30 cm w osadzie spoczywały nasiona Typha sp. i Alisma plantago-aquatica. Kolejną wydzieloną grupą są rośliny rosnące na torfowisku. Reprezentują ją Ranunculus flammula (największa ilość owoców na głębokości 10-15 cm),

M enyanthes trifoliata, Juncus sp. Do ostatniej grupy należą rośliny, które rosły w

bezpośredniej okolicy analizowanego obszaru, a do osadu dostały się z wiatrem lub wodą. Są to nasiona Rubus idaeus i Taraxacum cf. officinale.

Miejscowość Kapuściska

Z tego stanowiska przeanalizowany rdzeń miał długość 50 cm. Natrafiono w nim na 12 taksonów roślin (rys. 4), które w przeszłości rosły na analizowanym terenie lub w jeg o bezpośredniej okolicy. Podobnie jak w przypadkach obiektów Gleba i

G leba

1 - utwór murszowaty, 2 - mursz, 3 - muł, 4 - pył piaszczysty. 5 - piasek luźny 1 - muck-like formation, 2 - muck, 3 - mud, 4 - sandy silt, 5 - loose sand

RYSUN EK 2. Diagram fosylnych makroszczątków roślinnych ze stanowiska Gleba FIGURE 2. Plant m akrofossil diagram o f site Gleba

Sz c zą tk i ro śli n k o pa ln yc h w g le b a ch m u ło w yc h S an d ru M a zu rs k o -K u rp io w sk ie g o 5 5

56 M. Galka, В. Kalisz

1 - mursz, 2 - muł, 3 - utwór limnetyczny, 4 - piasek luźny 1 - muck, 2 - mud, 3 - limnetic deposit, 4 - loose sand

R Y SU N EK 3. Diagram fosylnych m akroszczątków roślinnych ze stanowiska G awrychy FIGURE 3. Plant makro fossil diagram o f site Gawrychy

Gawrychy, można je przyporządkować do czterech grup. Pierwszą, obejmującą rośliny wodne, reprezentuje B atrachium sp., natomiast drugą - rośliny szuwarowe Sparganium cf. erectum i A lism a p la n tago-aquatica (największe skupisko diaspor tej rośliny na głębokości 2 0 -2 5 cm) oraz Poa p a lu stris (obecność ziarniaków w stropie rdzenia). Kolejne dwie grupy obejmują rośliny, które rosły na terenie o m niejszym stopniu uwilgotnienia podłoża. Są nimi Juncus sp., Carex sp., M entha sp., R anunculus lingua należące do roślin torfowiskowych oraz Rubus idaeus i Taraxacum cf. officinale, które najprawdopodobniej są elementem allochtonicznym.

Miejscowość Walery Łęg

W analizowanym rdzeniu o długości 50 cm natrafiono na kopalne diaspory 28 taksonów roślin, wśród których 19 oznaczono do gatunku (rys. 5). Pod względem różnorodności składnika roślinnego rosnącego w przeszłości na analizowanym odcinku rzeki R ozogi, to stanowisko jest najbardziej urozmaicone. Na podłożu znajdującym się pod wodą rosły N uphar lutea, Potam ogeton sp., B atrachium sp. (generatywne organa

Szczątki roślin kopalnych w glebach mułowych Sandru M azursko-Kurpiowskiego 57

1 - mursz, 2 - muł, 3 - piasek luźny 1 - muck, 2 - mud, 3 - loose sand

R Y SU N EK 4. Diagram fosylnych m akroszczątków roślinnych ze stanowiska Kapuściska FIGURE 4. Plant m akrofossil diagram o f site Kapuściska

tych roślin zalegały głów nie w spągu rdzenia) oraz C hara sp. Bogato wykształcony był pas roślinności szuwarowej, gdyż natrafiono na makrofosylia pięciu gatunków roślin, rosnących na skraju zbiorników wodnych lub rzek. B yły nimi m.in. Schoeno-

p le c tu s la c u stris, S p a rg a n iu m cf. erectum , O enanthe aquatica, P oa p a lu stris. W analizowanym rdzeniu natrafiono również na generatywne fosylia roślin rosnących zazwyczaj na podłożu organicznym. Świadectwo swej bytności na tym terenie zamani­ festow ały m.in.: S cirp u s sylvaticus, Carex p seu d o cyp eru s, Ju n cu s sp. N ajw iększa reprezentacja spośród w szystkich analizowanych próbek w tym profilu należy do

M entha sp., której kopalne nasiona zalegały prawie na całej jego długości. Cennym znaleziskiem są orzeszki Carpinus betulus, na które natrafiono w spągu rdzenia. Zalegały one w piasku drobnoziarnistym obok fragmentów rozdrobnionych drewien (najprawdo­ podobniej grabowych). Z drzew występowała na tym terenie również A lnus glutinosa, której ow oce i szyszki zalegały na głębokości 3 5 -4 5 cm.

Przeanalizowanie pod w zględem zawartości m akrofosyliów roślinnych czterech profili, pobranych z różnych części doliny rzeki Omulwi, R ozogi i dorzecza Pisy, pozwala stwierdzić, iż prawie w e wszystkich przypadkach (oprócz obiektu Gleby), generatywne organa roślin środowisk wodno-bagiennych zalegają na całej długości badanego profilu. Obecność fosyliów roślin wodnych, tj. Chara sp., P otam ogeton sp.,

Batrachium sp., N up h a r lutea, zalegających w osadzie świadczy, iż teren, skąd pobrano rdzenie, znajdował się w przeszłości pod wodą. Stopniowa akumulacja substancji organiczno-mineralnej na dnie doprowadziła do wypłycenia zbiornika, co pozw oliło na zasiedlenie tych powierzchni przez rośliny szuwarowe. Najsilniej reprezentowane w

Walery Łęg

1 - u tw ó r m u r s z o w a t y . 2 - m u ł z n a m u łe m m in e r a ln y m . 3 - m u ł. 4 - p i a s e k lu ź n y

\ - m u c k -lik e form ation 2 - m u d a n d allu v ia l d e p o s it 3 - m u d . 4 - l o o s e s a n d

R Y SUN EK 5. Diagram fosylnych makro szczątków roślinnych ze stanowiska Walery Łęg FIGURE 5. Plant makro fossil diagram o f site Walery Łęg

M . G a łk a , B . K a li sz

Szczątki roślin kopalnych w glebach mułowych Sandru M azursko-Kurpiowskiego 59

RY SUN EK. 6. F osylne diaspory roślin znalezione w badanych glebach FIGURE. 6. Plants' fossil diaspores encountered in studied soils

1 - N uphar lu tea , 2 - Batrachium sp., 3 - 6 - Alismci plantago-ciqucitica, 7,8 - S ag itta ria sa g ittifo lia , 9 -

Taraxacum cf. officin ale, 10,11 - S choenoplectus lacu stris, 1 2 ,1 3 - R anu nculusflam m ula, 14 - C arpinus betulus, 15-17 - Sparganium cf. erectum , 18-20 - Poa p a lu str is , 21,22 - Rubus id a eu s, 23 - C arex riparia, 24 - M enyanthes trifoliata.

60 M. Galka, В. Kalisz

świetle w yników analizy makroszczątkowej były Sparganium cf. erectum, Schoeno-

plectus lacustris, A lis ma plantago-aquatica. Dalsze w ypłycenie się zbiornika wodnego

(rozlewiska) pozw oliło na zajęcie tego terenu przez rośliny o mniejszych wymaganiach wodnych. B yły to turzyce, wśród których do gatunku oznaczono Carex pseudocyperus,

Carex ro stra ta , a także M enyanthes trifoliata, Juncus sp. i inne. N iestety m ocne

rozłożenie substancji organicznej nie pozwoliło ustalić, jakie rośliny wykształciły utwór. W osadzie natrafiono na pojedyncze korzonki, ale ich stan zachowania oraz pionowe usytuowanie wskazują, iż pochodzą od roślin współczesnych.

PODSUMOWANIE

Wyniki analizy m akrofosyliów roślinnych występujących w utworach organiczno- m ineralnych pozw alają stw ierd zić, iż gleby m ułow e p ow staw ały w zm iennych warunkach w ilgotnościow ych. Świadczy o tym obecność kopalnych diaspor roślin w odnych i w o d n o -b ło tn y ch , które znajdow ano na tych sam ych g łęb o k o ścia ch pobranych utworów. Obszar w dorzeczu Pisy, z którego pobrano próbki do analiz, znajdował się przez pewien czas pod wodą, a dopiero w wyniku sukcesji roślinności w odno-błotnej przekształcił się w mokradło. N atom iast teren badań w dolinach rzecznych (Walery Łęg i Kapuściska w dolinie Rozogi i obiekt Gleba w dolinie Omulwi) był okresowo zalewany przez wody rzeczne.

Znamienne jest, iż pomimo mocnego rozłożenia utworu organicznego tworzącego substancję amorficzną, bardzo dobrze zachowały się organa generatywne roślin wodnych i w odno-bagiennych (rys. 6). Są one dobrym w skaźnikiem daw nych warunków hydrologiczno-geologicznych, panujących na tym obszarze. Systemy korzeniowe roślin torfowiskowych najczęściej przerastają warstwy osadów już istniejących, a po obumarciu rośliny pozostają w osadzie. N ie są zatem tego samego wieku co nasiona i ow oce zalegające na pewnej głębokości. Może to zakłócać rekonstrukcję lub dać niewłaściwy obraz następstw świata roślinnego, który w procesie akumulacji gleb mułowych ma istotne znaczenie. D latego też rekonstrukcja warunków tworzenia się gleb hydro- genicznych powinna opierać się przede wszystkim na podstawie analizy kopalnych znalezisk generatywnych.

LITERATURA

B A N A SZ U K H. 2000: R ozm ieszczenie i budowa profilowa mad i gleb m ułow ych w dolinach Narwi i Biebrzy w yk ształconych na obszarze Kotliny Biebrzańskiej na tle geom orfologii terenu. Biul. Nauk.

UW M w O lsztyn ie 9: 181 -1 9 3 .

BERGGREN G. 1968: Atlas o f seeds and small fruits o f Northwest-European plant sp ecies (Sw eden, N orway, Denmark, East Fennoscandia and Iceland) with m orphological descriptions, Part 2 C ypera-

ceae. Stockholm.

G RO SSE-BR A U C K M A N N G. 1974: Über pflanzliche makrofossilien mitteleuropäischer Torfe, II. Weitere Reste (Früchte und Samen, M oose u.a.) und ihre Bestim m ungsm öglichkeiten. Telma 4: 5 1 -1 1 7 . MIREK Z., PIĘKOŚ-M IRKOW A H., ZAJĄC A., ZAJĄC M. 2002: Flow ering plants and Pteridophy-

tes o f Poland. A checklist. W. Szafer Institute o f Botany, Polish A cadem y o f Scien ces, Kraków. O KRUSZKO H. 1969: Pow staw anie m ułów i gleb m ułow ych. Rocz. G lebozn. 20,1: 2 5 -4 9 .

O KRUSZKO H., OŚW IT J. 1969: Gleby m ułow e na tle warunków doliny Dolnej Biebrzy. Rocz. G le­

bozn. 20,1: 5 1 -6 6 .

PODBIELKOW SKI A ., TO M A SZEW ICZ II. 1996: Zarys hydrobotaniki. Wydaw. Nauk. PW N, War­ szawa.

Szczątki roślin kopalnych w glebach mułowych Sandru M azursko-Kurpiowskiego 61

ROJ-ROJEWSKI S. 2003: W łaściw ości chem iczne gleb m ułow ych w ykształconych w dolinach za lew o ­ w ych Narwi i Biebrzy. A cta A groph. 1,2: 287 -293.

ROJ-ROJEWSKI S., B A N A S Z U K H. 2004: Typologia i sekw encja gleb m ułow ych i mad na tle mikro- rzeźby tarasów zalew ow ych Narwi i Biebrzy. Rocz. Glebozn. 55,4: 115-127.

TOBOLSKI K. 2000: Przew odnik do oznaczania torfów i osadów podtorfow ych, Wydaw. Nauk. PW N, Warszawa.

VIELICHKEVICH F. U. 1982: Pleystotsenovye flory lcdnikovykh oblastey Vostochno-Y evropeyskoy ravniny. Izd. Nauka i Tekhnika, Mińsk.

ZARZYCKI K„ TR ZC IŃ SK A -TA C IK H„ RÓŻAŃSKI W., SZELĄG Z., W OŁEK J„ K OR ZENIAK U. 2002: E cological indicator values o f vascular plants o f Poland. B iodiversity o f Poland. W. Szafer Institute o f Botany, Polish A cadem y o f Sciences, Kraków.

Dr Mariusz Gałka Zakład Biogeograßi i Paleoekologii, Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu,

ul. Dzięgielowa 27, 61-680 Poznań, e-mail: gam arga@ wp.pl

Dr inż. Barbara Kalisz Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie,

Plac Łódzki 3, 10-957 Olsztyn, e-mail: bsam@ o2.pl