Βιογεωχημικές διεργασίες στο οικοσύστημα του δάσους
Authors: Καραμπέρου Γεωργία 
Published: September 2021

Η διδακτορική διατριβή ασχολείται με το φαινόμενο της χλώρωσης (αποχρωματισμός της φυλλωσιάς) των δένδρων που παρατηρήθηκε σε διάφορα ελληνικά δασικά οικοσυστήματα και σε ένα κυπριακό δασικό οικοσύστημα σε σχέση με το γεωλογικό υπόστρωμα πάνω στο οποίο φύονται τα δένδρα. Τα αντιπροσωπευτικά δένδρα που επελέγησαν για μελέτη ήταν είτε κοντά σε μεταλλευτικές δραστηριότητες (Γκιώνα, Παρνασσός & Τρόοδος) είτε μακριά (όπως η περίπτωση του Ερύμανθου & του Καλλίδρομου). Οι περιοχές έρευνας των οροσειρών Γκιώνας, Καλλίδρομου και Παρνασσού έχουν υπόστρωμα με ιζηματογενή πετρώματα. Στις περιοχές αυτές επικρατούν ασβεστόλιθοι, δολομίτες και αργιλικοί σχίστες. Στην περιοχή του Ερύμανθου επικρατούν εδάφη με προέλευση από φλύσχη & ραδιολαρίτες. Αντίθετα στο οφιολιθικό σύμπλεγμα του Τροόδους στην περιοχή δειγματοληψίας, επικρατούν μαγματικά υπερβασικά σερπεντινιούχα πετρώματα (σερπεντινίτης, βερλίτης, κ.ά.). Πρωταρχικός στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της επίδρασης των γεωχημικών χαρακτηριστικών του εδάφους και κατ΄επέκταση του γεωλογικού υποστρώματος στην ανάπτυξη του δάσους και της εξάρτησης του φαινομένου της χλώρωσης από τη σύσταση των πετρωμάτων. Ένας άλλος στόχος της διατριβής είναι ο καθορισμός των χαρακτηριστικών του εδάφους και του υποστρώματος στο οποίο φύεται το δένδρο, έτσι ώστε να επιτρέπουν τη φυσιολογική ανάπτυξή του. Η διερεύνηση του βαθμού εισόδου των διαφόρων στοιχείων και ιδιαίτερα των μετάλλων στο δασικό είδος της ελάτης, καθώς επίσης και ο καθορισμός των παραγόντων που διέπουν τον βαθμό εισόδου των στοιχείων στο δασικό αυτό είδος αποτελεί έναν άλλο στόχο. Για να επιτευχθούν οι στόχοι της διατριβής & προκειμένου να διερευνηθεί η πηγή προέλευσης των στοιχείων που μελετώνται στη φυλλωσιά των δένδρων συλλέχθηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα πετρωμάτων εδαφών και νερών και αναλύθηκαν για τα στοιχεία εκείνα που ενδεχόμενα επηρεάζουν τη λειτουργία του δένδρου. Παράλληλα έγιναν υπαίθριες παρατηρήσεις κατά τις οποίες εξετάστηκαν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των δένδρων. Ταυτόχρονα έγιναν συσχετίσεις με δασολογικές παραμέτρους από αντίστοιχες διαχειριστικές μελέτες, ενώ μετρήθηκε και ο Δείκτης Περιεκτικότητας Χλωροφύλλης (ΔΠΧ) των δένδρων που μελετήθηκαν δηλ. της ελάτης αλλά και σε έναν αριθμό δένδρων της ευρύτερης περιοχής των δειγμάτων αυτών. Χρησιμοποιήθηκε η ενδεδειγμένη μεθοδολογία για τις αναλύσεις των εδαφών, πετρωμάτων, νερών και φυλλωσιάς καθώς και για τον προσδιορισμό του δείκτη περιεκτικότητας χλωροφύλλης. Τα βασικά συμπεράσματα συνοψίζονται ως κάτωθι: Λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες που επηρεάζουν το βαθμό προσρόφησης των στοιχείων από το δένδρο (γεωμορφολογία, pH, βροχόπτωση, μητρικό πέτρωμα, βιοδιαθεσιμότητα των στοιχείων, κ.ά.) υπάρχει ισχυρή ένδειξη της επίδρασης της χημικής σύστασης του πετρώματος στη χημική σύσταση της φυλλωσιάς. Διαπιστώθηκε ότι υπάρχει ισχυρή επίδραση των πετρωμάτων στη διασπορά του ασβεστίου στη φυλλωσιά ελάτης η οποία αποδίδεται ιδιαίτερα στους ασβεστόλιθους. Το χρώμιο και το νικέλιο, τα οποία συσχετίζονται άμεσα με τα βωξιτικά κοιτάσματα, δείχνουν μεγαλύτερη συσχέτιση με τον σίδηρο. Τα εδάφη στην περιοχή της Γκιώνας με υπόστρωμα σχίστη είναι χημικά αποσαρθρωμένα και χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλό pH (μετρίως όξινα έως ελαφρώς αλκαλικά). Τα εδάφη στο όρος Καλλίδρομο είναι γενικά πιο αλκαλικά σε σύγκριση με αυτά της Γκιώνας. Ως εκ τούτου, συνάγεται το συμπέρασμα ότι η παρουσία των βωξιτικών συστατικών στα εδάφη της Γκιώνας διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της οξύτητας του εδάφους. Η παρουσία του μαγνησίου και του σιδήρου στα εδάφη, μαζί ενδεχομένως και με άλλους παράγοντες επηρεάζουν ανασταλτικά το φαινόμενο της χλώρωσης. Αποδεικνύεται ότι περισσότεροι από ένας παράγοντας διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του φαινομένου της χλώρωσης, όπως είναι ο τύπος πετρώματος, το πάχος του εδάφους, η χημική του σύνθεση, το pΗ, η μικροβιακή βιομάζα του εδάφους, η βιοδιαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων (Mg, Fe, K, Ca, P), ο βαθμός της βιοδιαθεσιμότητας τοξικών στοιχείων (π.χ. Cd, Pb, Cr, Ni). Έλατα που έχουν αυξημένες συγκεντρώσεις Ni στη φυλλωσιά σχετίζονται με εδάφη που είναι εμπλουτισμένα σε οξείδια του σιδήρου. Τα δένδρα με καθόλου συμπτώματα χλώρωσης βρίσκονται σε περιοχές όπου τα εδάφη έχουν περίπου 40-45% αργιλοπυριτικά συστατικά με ίση ποσότητα οξειδίων Fe και Mn και περίπου 10% ανθρακικό κλάσμα. Αποδείχτηκε ότι δείγματα φυλλωσιάς που συλλέχθηκαν από δένδρα που φύονται σε βωξιτικούς ασβεστόλιθους παρουσιάζουν έναν συντελεστή εμπλουτισμού 7,5 για το Ni και το Cr και 3,67 για το Fe σε σχέση με τα δένδρα τα οποία βρίσκονται μακριά από βωξιτικούς ασβεστόλιθους. Τα δένδρα με προβλήματα χλώρωσης δείχνουν τροφοπενία Mg. Το pH επηρεάζει την προσρόφηση αυτών των στοιχείων δηλ. του Ni, Fe και Cr στη φυλλωσιά ελάτης, καθώς είναι σημαντική η παρουσία τους ως βωξιτικά συστατικά στα εδάφη της Γκιώνας. Η επίδραση του εδαφικού υποστρώματος στην ανάπτυξη, στη καλή λειτουργία των ζωτικών διεργασιών του δένδρου και κατ’ επέκταση στην μορφολογία του, φαίνεται από τα πιο κάτω: Σε δείγμα ελάτης που βρίσκεται σε μια εξαιρετικά καλή μορφολογική κατάσταση παρουσιάζει υψηλές συγκεντρώσεις μαγνησίου, τόσο στη φυλλωσιά όσο και στο έδαφος, ενώ παράλληλα το έδαφος παρουσιάζει τη μεγαλύτερη συγκέντρωση φωσφόρου και σιδήρου. Είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον να σημειωθεί ακόμα ότι η φυλλωσιά του δένδρου στη θέση αυτή παρουσιάζει τη μεγαλύτερη τιμή χλωροφύλλης. Ο Δείκτης Περιεκτικότητας Χλωροφύλλης (ΔΠΧ) επηρεάζεται από την παρουσία μετάλλων σε τοξικές συγκεντρώσεις. Παρουσία αυξημένης συγκέντρωσης Ni & Cr στη φυλλωσιά ελάτης παρουσιάζει χαμηλό Δείκτη Περιεκτικότητας Χλωροφύλλης. Το αντίθετο συμβαίνει με την αυξημένη παρουσία θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος όπως Mg & Ca, όπου παρουσιάζει αύξηση και ο Δείκτης Περιεκτικότητας Χλωροφύλλης. Παρατηρήθηκε για την περιοχή της Γκιώνας η αύξηση της συγκέντρωσης του Mg στη φυλλωσιά ελάτης με τη μείωση του βαθμού συγκόμωσης. Αρνητική συσχέτιση μεταξύ του βαθμού συγκόμωσης και της συγκέντρωσης του Ni στη φυλλωσιά ελάτης παρατηρήθηκε για την περιοχή της Γκιώνας. Σε δείγμα ελάτης το οποίο έχει υψηλότερη σαφώς συγκέντρωση Ca στη φυλλωσιά ελάτης παρατηρείται να έχει και μεγάλη τιμή ξυλώδους κεφαλαίου. Βρέθηκε πολύ καλή συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης Mn στη φυλλωσιά Σεκβόϊας (Sequoia giganteum) και του υψομέτρου στο οφιολιθικό σύμπλεγμα του Τρόοδους. Παρατηρήθηκε εμπλουτισμός Ni, Cr & Mn στη φυλλωσιά Σεκβόϊας (S.giganteum) στη Κύπρο. Ο βαθμός εμπλουτισμού στη φυλλωσιά της Σεκβόϊας μειώνεται με την εξής σειρά: Ni > Cr > Mn. Η ανάλυση φυλλωσιάς Κεφαλληνιακής ελάτης στην παρούσα εργασία κατέδειξε ότι η γεωχημική συμπεριφορά Cr, Ni και Fe πράγματι υποστηρίζει την βωξιτική τους προέλευση. Στην παρούσα διατριβή αποδεικνύεται πόσο σημαντική είναι η επίδραση του γεωλογικού υποστρώματος πάνω στο οποίο φύονται τα δένδρα, στην ανάπτυξη και στην υγιή κατάσταση ενός δένδρου και εν γένει του δάσους. Η χημική σύσταση των πετρωμάτων και του εδάφους σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες όπως είναι: το pH του εδάφους, το ποσοστό των θρεπτικών συστατικών στη φυλλωσιά των δένδρων, τη βιοδιαθεσιμότητα των στοιχείων και την ικανότητα του δένδρου να τα βιοσυσσωρεύει, αποδεικνύουν πόσο σημαντικός είναι ο ρόλος της γεωλογίας και ειδικότερα της γεωχημείας στη καλλιέργεια και ανάπτυξη υγιών δένδρων. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό κεφάλαιο για την ελληνική οικονομία.