5.3 Biologisk forvitring

Livet som bryter ned stein

Kan en liten plante sprenge en steinblokk på flere tonn? Svaret er ja -- og det illustrerer en forvitringstype som ofte undervurderes: biologisk forvitring, nedbrytning av bergarter forårsaket av levende organismer. Det interessante er at biologisk forvitring kan være både fysisk og kjemisk, avhengig av hvordan organismene påvirker bergarten.

Selv om den ofte glemmes, spiller biologisk forvitring en nøkkelrolle i jordsmonndannelse og i det geologiske kretsløpet. Organismer kan både sprenge bergarter mekanisk og bryte dem ned kjemisk. Vi kan dele den i to: mekanisk biologisk forvitring -- fysisk sprengning fra røtter og gravende dyr -- og kjemisk biologisk forvitring -- syrer fra organismer som løser opp mineraler. La oss møte aktørene.

Røtter, dyr og pionerene

Den mest synlige formen er rotsprengning. Et plantefrø spirer i en sprekk, røttene vokser nedover og utover, og etter hvert som de tykner, utvider de sprekkene. Trykket fra voksende røtter kan være betydelig -- trær kan utøve flere hundre kPa og sprenge steinblokker på flere tonn over år til tiår. Du ser det der trærne ved Angkor Wat har vokst inn i tempelruinene, der trerøtter sprenger asfalt og fortau, og der bjørk og furu vokser i fjellsprekker.

Også gravende dyr bidrar. Jordormer blander og lufter jorda, gnagere og insekter graver ganger, og større pattedyr graver hi. Effekten er at ny bergoverflate eksponeres for vær og vind, organisk materiale blandes inn i jorda, vanninfiltrasjonen øker langs gangene, og jordstrukturen endres. Mengdene er betydelige -- en enkelt muldvarp kan flytte opptil 20 kg jord per dag.

De aller første kolonistene på bart berg er lav og mikroorganismer. Lav er en symbiose mellom sopp og alge eller cyanobakterie, kan vokse på nesten alle bergoverflater, og produserer lavsyrer som løser mineraler og trenger inn i mikroskopiske sprekker. Bakterier og sopp produserer organiske syrer for å skaffe næring og akselererer den kjemiske forvitringen kraftig. Prosessen går trinnvis: lav koloniserer bart berg, lavsyrer løser mineraler og skaper en tynn jordlomme, moser og småplanter etablerer seg, mer organisk materiale gir mer jord, og til slutt kan større planter med kraftig rotforvitring vokse.

Mennesket og det store samspillet

Mennesker er også en biologisk agent som påvirker forvitring -- faktisk i enorm skala. Direkte eksponerer gruvedrift store mengder ny bergart, byggevirksomhet sprenger og knuser berg, jordbruk blottlegger jord ved pløying, og veier og tunneler åpner nye bergoverflater. Indirekte øker sur nedbør fra utslipp den kjemiske forvitringen, klimaendringer påvirker forvitringsratene, og fjerning av vegetasjon endrer forvitringsmønsteret. Faktisk flytter mennesker i dag mer materiale enn alle naturlige prosesser til sammen.

I virkeligheten virker biologisk, fysisk og kjemisk forvitring ofte sammen, og jordsmonndannelse er det beste eksempelet. Først bryter fysisk forvitring berget ned til mindre biter. Så koloniserer lav overflaten, og lavsyrer løser mineraler. Planter etablerer seg, røttene utvider sprekker, og organisk materiale brytes ned -- og gradvis utvikles jordsmonn. Effektene forsterker hverandre: fysisk forvitring øker overflaten og dermed kjemisk forvitring, biologisk aktivitet produserer syrer som gir mer kjemisk forvitring, og mer jord gir mer vegetasjon som gir mer biologisk forvitring. Det er en positiv tilbakekobling som akselererer hele prosessen.

Følg gjerne overgangen fra fersk lava til fruktbar jord. I de første 0--50 årene koloniserer lav den avkjølte lavaen, lavsyrer løser mineraler, og cyanobakterier fikserer nitrogen. I fasen 50--200 år etablerer moser, bregner og gress seg, røtter begynner å utvide sprekker, og organisk materiale hoper seg opp. I fasen 200--1000 år etablerer busker og trær seg, og trerøtter driver aktiv rotsprengning mens jordlaget tykner. Etter 1000 år eller mer er det frodig vegetasjon, dyp jord med rik humus, og et aktivt dyreliv. Hawaii og Island viser denne suksesjonen tydelig.

Oppsummering

Biologisk forvitring er nedbrytning forårsaket av levende organismer, og den er både mekanisk og kjemisk. Rotsprengning lar planterøtter utvide sprekker, gravende dyr blander og løsner materiale, og lav med sine lavsyrer er pionerene som starter jorddannelsen på bart berg. Mennesker er en mektig biologisk agent som flytter enorme mengder materiale.

I praksis virker fysisk, kjemisk og biologisk forvitring sammen i en positiv tilbakekobling som danner jordsmonn -- tydelig illustrert i suksesjonen fra fersk lava til fruktbar jord på steder som Island og Hawaii.