Zaujímavosti rastlín na špaňodolinských banských haldách

Neďaleko Banskej Bystrice sa nachádza špaňodolinská rudná oblasť, kde sa meď  ťažila už v dobe bronzovej (2000 rokov pred n.l.), a s prestávkami až do sedemdesiatych rokov minulého storočia. Medené bane boli v osade Richtárová, Piesky a v samotnej Španej Doline.

Odpad z hlbín bane sa vyvážal na obrovské kopy – haldy. Sem sa okrem hlušiny dostali aj rudné minerály, ktoré boli pre baníkov ekonomicky nevýznamné. Na haldách sa v priebehu veľa rokov vytvoril substrát takmer bez humusu,  ale zato s veľkým obsahom medi zo zvetrávajúcich medených minerálov. A na takomto substráte sa nachádza unikátne rast

Psinček výbežkatý pri kameňoch s Cu minerálmi

linstvo. Prečo unikátne? Haldy nie sú obyčajná kopa kamenia. Tá by zarástla burinami vo veľmi krátkom čase. A na haldách sa vytvorila aj po mnohých rokoch iba kde-tu vegetácia. Koncentrácia medi na tvoriacej sa pôde háld na niektorých miestach dosahuje totiž takmer 1%. Čo to znamená pre rastliny? Meď je vo veľmi malých množstvách pre rastliny potrebná. Ale pri vysokej koncentrácii reaguje väčšina rastlín rôznymi poruchami, napr. zhoršením funkcie prieduchov, potlačením fotosyntézy, spomalením rastu. Už koncentrácia ťažkých kovov okolo 0,1 % má za následok selekčný tlak, teda ovplyvňuje výber druhov schopných rásť pri týchto podmienkach (Ernst, 1974). Aj keď okolité lúky s veľkým bohatstvom druhov sú potenciálnym zdrojom semien, na haldách rastie len úzka skupina rastlín – špecialistov.  Vysoký obsah medi v substráte totiž reguluje zastúpenie rastlinných druhov. Uplatňujú sa tie, ktoré sa prispôsobili na tento typ substrátu, hoci rastú prakticky na hranici existenčných možností života väčšiny rastlinných druhov. Medzi takéto rastliny patria napr.: silenka červená (Silene dioica), silenka obyčajná (Silene vulgaris),  žerušničník (Cardaminopsis arenosa), štiavička (Rumex acetosella), a z tráv najmä psinčeky (Agrostis). Zriedkavo môžeme nájsť aj dreviny, ako napr. vŕbu rakytu, pokrivenú brezu či smrek  so žltým ihličím.  Nedarí sa im nielen pre vysoký obsah medi, ale aj pre nedostatok vody a živín.

Ako je možné, že niekoľko druhov rastlín tu môže rásť, kvitnúť a vytvárať aj semená?

Prežijú len tie rastliny, ktoré majú schopnosť prispôsobenia sa – adaptácie. Iba niektoré druhy rastlín, u ktorých je tolerancia geneticky fixovaná, vytvárajú tzv. ekotypy.

Medzi takéto rastliny patrí aj silenka červená (starší názov: knotovka červená), nápadná krásnymi kvetmi, hojne rastúca na špaňodolinských haldách. V roku 1934 si ju všimol aj profesor Prát z pražskej Karlovej univerzity. Bol prvý vo svete, ktorý publikoval schopnosti adaptácie rastlín pri vysokej koncentrácii medi v substráte, a to práve na populácii silenky červenej z háld v baníckej osade Piesky. Zistil, že ak sú rastliny silenky ovplyvnené vysokou koncentráciou medi, prejaví sa to na zmenách ich genetickej výbavy, a aj ich potomkovia budú voči medi odolní. Tie rastliny silenky, ktoré nerastú na substráte bohatom na meď, túto vlastnosť nemajú. O 30 rokov neskôr, v roku 1965, anglickí vedci Gregory a Bradshaw vyvinuli metódu korienkového testu a skúmali  trávy z banských oblastí Walesu. Medzi testovanými druhmi bol aj psinček (Agrostis tenuis, A. stolonifera), ktorý sa vyskytuje taktiež na špaňodolinských banských haldách. Vedci zistili, že na pôdach, bohatých na kovy, sú tieto druhy tráv schopné za veľmi krátky čas vytvoriť rezistentné rastliny voči ťažkým kovom, a túto vlastnosť si zachovajú ich potomkovia v ďalšej generácii.

Okrem bylín a tráv nachádzame na banských haldách aj machy a lišajníky. Pokrývajú povrch kamenistého substrátu a dávajú haldám osobitý vzhľad. Lišajníky sú zvláštne

Silenka červená

organizmy, zložené z hubovej a riasovej zložky, ktoré žijú v súhre (symbióze). Docent M. Bačkor z Univerzity P.J. Šafárka v Košiciach skúmal v roku 1998 riasovú zložku dutohlávky  (Cladonia arbuscula, subsp. mitis) zo špaňodolinských háld. Potvrdil, že riasa (Trebouxia irregularis) z lišajníka, ktorý rastie dlhé roky na  haldách, vytvorila špecifickú toleranciu k medi.

Poznatky o tolerancii ďalších „haldových“  rastlín z baníckej osady Richtárová doplnil  kolektív na Botanickom ústave SAV (Banásová a kolektív, 2012).  Odborníci zistili, že dva druhy – štiavička (Rumex acetosella) a žerušničník (Arabidopsis arenosa) -, ktoré sa pravidelne vyskytujú v porastoch háld, vytvárajú tolerantné populácie k medi, preto môžu prežiť na haldách. Pri porovnávaní oboch druhov navzájom sa ukázalo, že štiavička mala vyššiu bunkovú toleranciu k medi. Bolo potrvdené, že na pôdach bohatých na kovy rastú len ekotypy rastlín  so schopnosťou fyziologickej adaptácie.

Toxické odpady, vrátane banských háld, sa stali akýmsi prírodným laboratóriom, kde vznikajú rastliny s unikátnymi vlastnosťami – metalo-tolerantné ekotypy. Tomuto problému sa venujú vedecké tímy v rôznych krajinách a s vývojom prístrojových techník pokročili aj poznatky o odolnosti rastlín voči kovom. Dnes sú už známe gény, ktoré kontrolujú špecifickú „metal“ toleranciu a jej fyziologický mechanizmus. Poznatky, že banské haldy sú zásobárňou semien odolných rastlín, sa vo svete uplatňujú tak, že semená odolných rastlín (tolerantných ekotypov) sa využívajú pri cielenom zazeleňovaní toxických substrátov – ide o  tzv. fytoremediáciu.

Použitá literatúra:

Bačkor,  M. – Hudák, J. – Bačkorová,  M. 1998. Comparison between growth response of autotrophic and heterotrophic populations of lichen photobiont Trebouxia irregularis (Chlorophyta) on Cu, Hg and Cd chlorides treatment. Phyton 28,  s. 239-250.

Banásová, V. – Ďurišová, E. – Nadubinská, M. – Gurinová, E. – Čiamporová, M.  2012. Natural Vegetation, Metal Accumulation and Tolerance in Plants Growing on Heavy Metal Rich Soils. In Bio-Geo Interactions in Metal-Contaminated Soils. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, s. 233-250.

Ernst W.H.O. 1974. Schwermetallvegetation der Erde. Gustav Fischer Verlag. Stuttgart.

Gregory, R.P.G. – Bradshaw, A.D. 1965.  Heavy metal tolerance in populations of Agrostis tenuis Sibth. and other grasses. New Phytologist 64, s. 131-143.

Prát, S. 1934. Die Erblichkeit der Resistenz gegen Kupfer. Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft 52, s. 65-67.