Gdy w terenie natkniecie się na geologa wąchającego z zapałem kwiatki na łące, nie zakładajcie od razu, że porzucił skały dla botaniki. Jest duża szansa, że tropi on metalofity – niepozorne rośliny, które mogą zdradzać obecność ukrytych w ziemi bogactw. A to, co wydaje się botaniczną fanaberią, to w rzeczywistości sprytna, geochemiczna gra.

Rośliny, które lubią metale

Większości roślin wysokie stężenia metali ciężkich w glebie szkodzą – ograniczają wzrost, zaburzają fotosyntezę, prowadzą do zamierania tkanek. Ale są też wyjątki – tzw. metalofity, które świetnie radzą sobie w warunkach toksycznych dla innych organizmów. Niektóre z nich wręcz potrzebują większych ilości metali do prawidłowego rozwoju, inne tolerują ich obecność, jeszcze inne – magazynują je w zadziwiających ilościach.

To właśnie hiperakumulatory, czyli rośliny zdolne do nagromadzenia w swoich tkankach pierwiastków takich jak cynk, ołów, miedź, nikiel, kobalt czy kadm – i to w stężeniach, które u innych gatunków wywołałyby śmierć.

Kwiaty wskaźnikiem złoża? Tak!

Od wieków wiadomo, że obecność niektórych roślin może świadczyć o obecności złóż rud metali. Już w XVI wieku niemiecki uczony Georgius Agricola w swoim dziele De Re Metallica opisywał zależność między roślinnością a geologią terenu. W tamtych czasach poszukiwacze surowców patrzyli na to, co rośnie na powierzchni, by wiedzieć, co może kryć się pod spodem.

Współczesna geobotanika idzie o krok dalej – rośliny stają się nie tylko wskaźnikiem geochemicznym, ale również narzędziem w poszukiwaniu i odzyskiwaniu metali.

Najciekawsze przykłady roślin górników

Haumaniastrum robertii (tzw. „kwiat miedziowy”) – występująca w Zairze i Kongo, jest najprawdopodobniej najlepszym znanym hiperakumulatorem miedzi i kobaltu. Związki tych metali stanowią istotną część jej masy – a sama roślina nie wykazuje objawów toksyczności. Jej obecność często wskazuje na obecność bogatych złóż rud.

Tobołek alpejski (Noccaea caerulescens) – jeden z klasycznych hiperakumulatorów cynku i kadmu, występujący także w Europie.

Fiołek kalaminowy (Viola calaminaria) – preferuje gleby zanieczyszczone cynkiem i ołowiem. Rośnie m.in. na sztucznych hałdach i zwałowiskach.

Smagliczka murowa (Alyssum murale) – akumuluje nikiel w ilości przekraczającej stężenie tego metalu w glebie. Stanowi jeden z najlepszych obiektów badań nad fitoeksploatacją.

Pycnandra acuminata i Sebertia acuminata – tropikalne drzewa z Nowej Kaledonii, które produkują turkusowo-zielony sok zawierający aż 11% wagowych niklu (głównie jako cytrynian niklu). To najwyższe znane stężenie metalu w soku roślinnym. Naukowcy podejrzewają, że to rodzaj obrony przed szkodnikami.

Amorpha canescens – tzw. „roślina ołowiana” z Ameryki Północnej. Jej obecność koreluje z występowaniem rud ołowiu.

Traganek (Astragalus) – niektóre gatunki z tej rodziny są wskaźnikami złóż uranu.

Metalofity na usługach przemysłu

Pojęcie fitogórnictwa (ang. phytomining), które kiedyś brzmiało jak futurystyczna fantazja, dziś staje się realną alternatywą dla klasycznej eksploatacji złóż. Rośliny „górnicy” można siać na terenach o niskim stężeniu metali, których nie opłaca się eksploatować metodami tradycyjnymi. Po kilku sezonach zbiorów, przetworzeniu i spaleniu biomasy uzyskuje się tzw. bio-rudy, z których możliwe jest odzyskanie metali.

To metoda:

  • tańsza,
  • mniej inwazyjna dla środowiska,
  • pozwalająca rekultywować skażone tereny.

Fitoremediacja – zielony sposób na oczyszczanie środowiska

Metalofity są również niezastąpione w fitoremediacji, czyli biologicznym oczyszczaniu gleb skażonych metalami ciężkimi. Rosnące na hałdach, składowiskach odpadów górniczych czy terenach poprzemysłowych rośliny potrafią wciągnąć z gleby toksyczne pierwiastki i zgromadzić je w liściach lub łodygach.

Dobrym przykładem jest rzeżusznik Hallera, rosnący w Polsce m.in. na terenach pogórniczych. Może akumulować nawet 500 razy więcej metali ciężkich niż inne rośliny. Choć naukowcy wciąż nie są pewni, jak dokładnie przebiega ten proces, przypuszcza się, że odpowiada za to przypadkowa mutacja genetyczna, która z czasem dała roślinie ewolucyjną przewagę.

Czekając na roślinę, która zbiera złoto…

Wciąż trwają badania nad roślinami zdolnymi do akumulacji złota – i choć pojedyncze przypadki „złotych liści” pojawiają się w publikacjach naukowych, na razie nie odkryto hiperakumulatora tego najcenniejszego z metali. Ale to tylko kwestia czasu. Bo natura – jak zawsze – potrafi zaskakiwać.

Rośliny, które wskazują drogę do skarbów, oczyszczają ziemię i być może w przyszłości zastąpią ciężki sprzęt górniczy? Brzmi jak science fiction, ale to dzieje się naprawdę. Więc jeśli następnym razem zobaczycie geologa wśród kwiatków, wiedzcie, że nie chodzi mu tylko o walory estetyczne. W świecie metalofitów każda łodyga może prowadzić do ukrytego złoża.

Ilustracja w zajawce: Zawciąg pospolity, który lubi wciągać cynk i ołów. Fot. Bartosz Cuber, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons