خاک سرپانتین
گیاه‌شناسی

از نظر بوم‌شناسی، خاک‌های سرپانتین دارای سه ویژگی اصلی هستند: بهره‌وری ضعیف گیاه، نرخ بالای بوم‌زادی و انواع پوشش گیاهی که از مناطق مجاور متمایز هستند.
جوامع گیاهی سرپانتین از باتلاق‌ها و حصارهای مرطوب گرفته تا بایرهای صخره‌ای متغیر هستند و باید بتوانند شرایط محیطی سخت چنین خاک فقیری را تحمل کنند. به‌عنوان یک نتیجه، آنها اغلب به‌شدت با مناطق خاک غیرسرپانتین هم‌مرز با خاک‌های سرپانتین متفاوت هستند ویژگی‌های رویشی اغلب در میان انواع فلور موجود در خاک‌های سرپانتین مشترک است. آنها یک عادت رشد «تقویت شده» را نشان می‌دهند، با برگ‌های مومی مایل به خاکستری مایل به سبز (که در Eriogonum libertini دیده می‌شود)، که به ترتیب اجازه احتباس آب و انعکاس نور خورشید را می‌دهد. سایر صفات رُخ‌نمود احتمالی شامل ساقه‌های رنگدانه‌ای (همان‌طور که در Streptanthus howellii دیده می‌شود) و گاهی یک طبیعت گوشت‌خوار همان‌طور که در کوزه‌کبری کالیفرنیا دیده می‌شود. برخی از نمونه‌های گیاهان متداول متحمل به سرپانتین عبارتند از: کاج کوهپایه، کاج جفری (Pinus jeffreyi)، یاس بنفش کالیفرنیا (Ceanothus)، انگورهای خرس، بلوط زنده (Quercus)، ارغوان آمریکایی، شاه‌بلوط اسبی کالیفرنیا، درخت خلیج (Umbellularia) و سرخس‌های رؤیای سرخ‌پوست و مقدس (Polystichum lemmonii).
مناطقی از خاک سرپانتین همچنین خانه گیاهان متنوعی هستند که بسیاری از آنها گونه‌های کمیاب یا در معرض خطر انقراض مانند نعناع خار (Acanthomintha)، پنج‌پرز (Pentachaeta) و فلوکس مودار (Phlox hirsuta) هستند. در کالیفرنیا، ۴۵ درصد از گونه‌های مرتبط با سرپانتین نادر یا در معرض خطر هستند. در کالیفرنیا، درختچه‌هایی مانند بلوط چرمی و انگورهای خرس چسبنده (Arctostaphylos viscida ssp. pulchella) نمونه‌ای از خاک‌های سرپانتین هستند.
به منظور غلبه بر چالش‌های شیمیایی و فیزیکی که توسط خاک‌های سرپانتین ایجاد می‌شود، گیاهان نسبت به خشکی، فلزات سنگین و مواد مغذی محدودی مقاوم شدهاند. نسبت کلسیم به منیزیم پایین باعث محدود شدن رشد ریشه و فعالیت ریشه، ضعیف شدن غشاهای سلولی و کاهش جذب مواد مغذی ضروری می‌شود. یک عملکرد تطبیقی با خاک‌های با منیزیم بالا، منابع بیشتری را به ریشه‌های عمیق در حال رشد اختصاص می‌دهد. فلزات سنگین رشد را متوقف می‌کنند، باعث کمبود آهن می‌شوند، باعث کلروز می‌شوند و رشد ریشه را محدود می‌کنند. عملکردهای تطبیقی چندگانه با فلزات سنگین شامل حذف فلزات از طریق محدود کردن جذب توسط ریشه‌ها، تقسیم‌بندی فلزات در اندام‌های مختلف، یا توسعه تحمل سمیت است. در مکان‌های فقیر ازت، اثرات فیزیولوژیکی روی گیاهان شامل اختلال در سنتز پروتئین، کلروز، کاهش آماسیدگی برگ، کاهش تعداد برگ و پنجه، کاهش سرعت رشد و عملکرد کم بذر است. سطوح پایین فسفر باعث اثرات مشابه نیتروژن کم می‌شود اما همچنین باعث کاهش اندازه بذر، کاهش نسبت ریشه به اندام هوایی و افزایش تنش آبی می‌شود. رطوبت کم خاک باعث کاهش جذب و انتقال مواد غذایی، کاهش باز شدن روزنه و کاهش ظرفیت فتوسنتزی و همچنین کاهش رشد و بهره‌وری گیاه می‌شود. گیاهان سرپانتین دارای سامانه ریشه‌ای قوی برای تسهیل جذب آب و مواد مغذی هستند. برای نمونه، نوکائه فندلر (Noccaea fendleri) یک فراانباشتگر نیکل است و ناز سست (Sedum laxum) بیانگر شادابی است. در برخی موارد، همزیستی با قارچ برون‌ریشه متحمل به سرپانتین به تسهیل سازگاری گیاهان با عوامل استرس‌زا خاک‌شناسی روی سرپانتین کمک می‌کند.
سازگاری با خاک‌های سرپانتین چندین بار فرگشت یافته است. گیاهان مقاوم به سرپانتین از نظر فرگشتی جوان‌تر از گیاهان غیرسرپانتین هستند. ناهمگونی جوامع سرپانتین همراه با توزیع تکه‌تکه آنها جریان ژن را محدود می‌کند اما گونه‌زایی و تنوع را ترویج می‌کند. ناهمگونی زیستگاه عامل مهمی در سطح بوم‌زادی و تنوع زیستی در این سامانه است. اگرچه توزیع تکه‌ای به نرخ بالای گونه‌زایی در جوامع سرپانتین نسبت داده می‌شود، تعدادی چالش در ارتباط با این موضوع وجود دارد. جداسازی فضایی از منبع و سایر جمعیت‌ها، جریان ژن را محدود می‌کند، که می‌تواند این جمعیت‌ها را در برابر شرایط محیطی در حال تغییر آسیب‌پذیر کند. علاوه بر این، جریان ژنی بالایی با جوامع غیرسرپانتینی وجود دارد که می‌تواند باعث آلودگی ژنوتیپی، هیبریداسیون و فرزندان غیرقابل زنده شود.