LM-KA Kalkinnhold uttrykker innholdet av viktige mineralnæringsstoffer, f.eks. kalsium, magnesium og fosfor, samt surhetsgraden (pH) i mark, bunn og vannmasser. Dette er den komplekse miljøvariabelen som benyttes til grunntypeinndeling av flest hovedtyper.
Variasjonen i markas, bunnens eller vannets reaksjon (surhet) og normale innhold av viktige mineralnæringsstoffer er en av de aller viktigste kildene til variasjon i artssammensetning i fastmarkssystemer, våtmarkssystemer og ferskvannssystemer. Den bakenforliggende hovedårsaken til variasjonen langs KM-KA Kalkinnhold i naturen er variasjon i berggrunnen og løsmassenes kjemiske sammensetning og forvitringsegenskaper, som i sin tur forårsaker variasjon i de kjemiske egenskapene til jordsmonn og vann. Silikatbergarter som kvartsitt og gneis utgjør den "kalkfattige" enden av gradienten, mens karbonatbergarter som kalkstein og leirskifer utgjør den "kalkrike" enden av gradienten (se ufyllende opplysninger). Viktige samvarierende enkeltvariabler langs denne komplekse miljøgradienten er surhetsgrad (som kan uttrykkes ved pH i vann, vannekstrakt av jord eller i vannvaskete bergartstuffer) og konsentrasjonen av en rekke mineralnæringsstoffer. Aller viktigst er makronæringsstoffene kalium (K+), natrium (Na+), kalsium (Ca2+) og magnesium (Mg2+), men en rekke mikronæringsstoffer som bor (B), selen (Se) og jern (Fe) er også viktige. I marka samvarierer innholdet av makronæringsstoffene nitrogen (N) og fosfor (P) ofte med innholdet av mineralnæringsstoffene, særlig følger N gjerne Ca, mens plantenes tilgang på fosfat (PO43–) ofte avtar når Ca-innholdet (og pH) øker fordi fosfatet da blir sterkere kjemisk bundet. Det samme gjelder for jern og mangan. Navnet på denne lokale komplekse miljøvariabelen, "kalkinnhold", er ikke valgt fordi kalsiuminnhold i seg selv er en hovedårsak til variasjonen i artssammensetning, men fordi kalsiumkonsentrasjonen i substratet (jorda eller vannet) ofte er et godt uttrykk for variasjon i de andre, samvarierende enkeltvariablene.
Undersøkelser av samvariasjon mellom artssammensetning og målte miljøvariabler i landsystemer gir ikke entydig svar på om det er pH, Ca-konsentrasjonen eller mengden tilgjengelig nitrogen som er viktigst for å forklare artssammensetningsvariasjonen.
I vannsystemer er samspillet mellom konsentrasjonen av kalsiumioner (Ca2+) og vannets egenskaper viktig for å forstå variasjonen langs gradienten. Vannmolekylet er polart, det vil si med et svakt negativt ladet oksygenatom og to svakt positivt ladete hydrogenatomer. Vannmolekylets polaritet gjør at salter løses lett i vann. Mange essensielle næringsstoffer er derfor lett tilgjengelige for planter som lever i vann eller som har sine røtter der. Innholdet i en vannprøve som tas over bunnsubstratet gir et godt bilde av plantetilgjengelig mineralnæring nede i sedimentene. I tillegg til at artssammensetningen viser en klar sammenheng med vannkjemiske miljøvariabler fra en vannprøve, gjør dette at basistrinngrenser langs LM-KA Kalkinnhold i ferskvannssystemer kan knyttes til vannprøvekonsentrasjoner, først og fremst av kalsium.
Forekomsten av et løsmassedekke oppå det faste fjellet, og utviklingen av et jordsmonn oppå det eventuelle løsmassedekket igjen, modifiserer berggrunnens innflytelse på markas kalkinnhold. Løsmasser består av knust og blandet mineralmateriale og inneholder ofte en blanding av bergarter fra opprinnelsessteder langt unna stedet der løsmassene blir avsatt. Jordsmonnsutviklingen innebærer akkumulering av organisk materiale og, de fleste steder, utvasking av mineralnæringsstoffer. Resultatet blir en toppjord som kan være (vesentlig) surere enn mineraljordsmaterialet under toppjorda. Ett unntak finner vi i de mest kontinentale områdene i indre fjordstrøk omkring Wijdefjorden på Spitsbergen, der årsnedbøren er under 100 mm og sterke fallvinder bidrar til uttørking av jordsmonnet. Mens pH-verdiene i rein kalkdominert mineraljord i områder med nedadgående vannstrøm kan komme opp i ca. 8,0, er det i dette "arktiske steppeområdet" målt pH-verdier opp til 10,5 i finjordsrik jord. Det skyldes at en overveiende oppadgående vannstrøm fører til saltanriking i øvre jordlag. Saltanriket mark har et synlig hvitt saltlag på overflaten. Dette vaskes vekk av regn, men kommer snart tilbake. Saltjord er typisk for ørkener, stepper og halvstepper i alle verdensdeler.
På regional skala er bergartsfordelingen hovedårsak til variasjon i kalkinnholdet. Én og samme bergart kan dekke et område med (lineær) utstrekning på flere titalls mil (for eksempel grunnfjelldekket i Sørøst-Norge og gneisdekket på Nordvestlandet), men forekomster av bergarter (og mineraler) som skiller seg vesentlig fra omgivelsene kan også være svært små (det finnes ingen nedre grense). På lokal skala er jordsmonnsutviklingen en viktig kilde til variasjon langs kalkinnholdsgradienten. Jordsmonnsutviklingen har ulike forløp på ulike steder, og avhenger av en lang rekke faktorer som varierer på finere skala enn berggrunnsegenskapene, for eksempel helning, vanntilgang, løsmassefordeling og eksposisjonsretning. Også på steder med kalkrik berggrunn kan det være stor variasjon i artssammensetning på relativt fin skala. Naturtyper som kjennetegner kalkfattig mark kan finnes på steder med grunt jordsmonn, og naturtyper som kjennetegner litt kalkfattig (mark) kan finnes på steder med tjukt jordsmonn rikt på organisk materiale. På steder med berggrunn som i utgangspunktet er kalkfattig, kan gunstige topografiske forhold, finmaterialrike løsmasser og/eller tilførsel av kildevann resultere i mark som er opp til 4–5 basistrinn mer kalkrik enn berggrunnen i seg sjøl skulle tilsi. Biologiske prosesser kan forårsake variasjon i kalkinnhold ned til de aller fineste romlige skalaer. I skogmark kan for eksempel finskalavariasjon oppstå på grunn av gravende maur, variasjon i tilførselen av død ved, små jordskred etc. I myrer har tuenivå lavere pH og lavere mineralnæringsinnhold enn fastmatte og mykmatte på grunn av forskjeller i kjemiske prosesser mellom torv med ulik grad av gjennomlufting. I åpen jordvannsmyr som tilføres mineralnæringsrikt vann kan tuetopper ha kalkfattig overflatetorv og pH variere med flere pH-enheter mellom steder som bare ligger noen få desimeter fra hverandre.
I ferskvannssystemer, i noen grad også i våtmarkssystemer, skjer en sterk utjevning av variasjonen i kalkinnhold (KA) på grunn av vannmasseblanding. Vannmassene i elvestrekninger og innsjøer kan derfor (vanligvis) plasseres innenfor ett og samme trinn langs LM-KA Kalkinnhold. Variasjonen finner derfor, i likhet med bergartsfordelingen, stort sett sted på regional romlig skala.
På grunn av vannmasseblanding har havvannmassene nær konstant surhetsgrad og mineralsammensetning. Variasjonen øker med avtakende salinitet og økende ferskvannsinnflytelse.
Inndeling
Variabelspesifikk, ordnet faktorverdi KA-SO Variabelspesifikk trinndeling, ordnet faktorvariabel
LM-KA Kalkinnhold er relevant for å forstå variasjon i artssammensetning i de fleste natursystemer. Unntak er bunn- og vannmassesystemer i saltvann.
LM-KA Kalkinnhold deles i ti basistrinn.
Variabelen tilsvarer variabelen med samme navn i NiN versjon 2.3, med unntak for trinnet LM-KA_j som tilsvarer basistrinn AS∙a saltanriket langs LKM AS Arid terrestrisk salinitet.
Variasjonen i artssammensetning langs den komplekse gradienten KA har vært et hovedfokus for vegetasjonsøkologer og ferskvannsbiologer i over hundre år, og de store trekkene i denne variasjonen er nå godt kjent. På detaljnivå, for eksempel hvordan artssammensetningen varierer langs denne gradienten innen ulike natursystemer og i ulike deler av landet, er det fortsatt mye ugjort.
- Sammenhengen mellom bergartenes kjemiske sammensetning og LM-KA Kalkinnhold Bergartene kan ordnes langs kalkinnholdsgradienten på grunnlag av kjemisk innhold og, kanskje enda viktigere, forvitringsegenskapene. I den "kalkfattige enden" av gradienten finner vi harde bergarter med høyt innhold av silisiumdioksid (SiO2), små mengder av kalsium og lave konsentrasjoner av de andre mineralnæringsstoffene. I den "kalkrike enden" finner vi såkalte karbonatbergarter eller kalksteinsbergarter som domineres totalt av karbonat (CO32–). Den vanligste karbonatforbindelsen i naturen er kalsiumkarbonat, CaCO3, som er hovedbestanddelen i kalkstein og kalkmarmor. Dolomitt inneholder en blanding av kalsium- og magnesiumkarbonat, mens den sjeldne bergarten magnesitt består av reint magnesiumkarbonat, MgCO3. Magnesitt finnes først og fremst som innblanding i eller årer mellom andre bergarter. Det er ikke påvist at variasjonen fra Ca-dominerte til Mg-dominerte karbonatbergarter har betydning for artssammensetningen.
De fleste makronæringsstoffene (K, N, P, Mg) er positivt korrelert med innholdet av Ca (kalkinnholdet). Dette gjelder også for rein skjelettjord av kalkbergarter (som forekommer i høgalpine og arktiske områder), men med den viktige forskjellen at P, Fe og Mn her er negativt korrelert med kalsiumkonsentrasjonen. Dette kommer av at disse grunnstoffene er sterkere kjemisk bundet ved høyere enn ved lavere pH. Det viktige næringsstoffet kalium (K+) kan ha lavere konsentrasjoner i slik jord enn i jord dannet ved forvitring av intermediære ("mellomrike") bergarter som for eksempel glimmerskifer.
- Karakterisering av trinn langs LM-KA Kalkinnhold Målinger av pH og kalsiuminnhold både i myrvann og i myrtorv er nøkkelen til koblingen mellom trinndelingen av LM-KA Kalkinnhold i ferskvannssystemer og i fastmarkssystemer. En sammenlikning mellom Ca-konsentrasjoner som karakteriserer trinn betegnet ‘ekstremfattig’, ‘middelfattig’, ‘intermediært’, ‘middelrikt’ og ‘ekstremrikt’ hos Sjörs & Gunnarsson (2002) med trinn betegnet ‘svært kalkfattig’, ‘kalkfattig’, ‘moderat kalkrik’ og ‘kalkrik’ i Vannveilederen (Anonym 2013) viser at samme betegnelse benyttes om forskjellige intervaller langs Ca-konsentrasjonsgradienten i de to fagtradisjonene. Navnsettingen av trinnene langs LM-KA Kalkinnhold i NiN følger tradisjonen i våtmarks- og fastmarksøkologi og inkluderer begrepet ‘intermediært’.
- Bruken av begrepene "fattig" og "rik" Det er lang tradisjon i Fennoskandia for å bruke begrepsparet "fattig–rik" om variasjon i mineralnæringsinnhold. De fleste som har brukt dette begrepsparet på denne måten har imidlertid vært nøye med å presisere at det ikke er rikheten på et bestemt mineralnæringsstoff (for eksempel Ca) eller høy pH som blir adressert gjennom begrepsparet ’fattig–rik’, men rikheten på arter (Du Rietz 1945, Sjörs 1948), og at det ikke er antallet arter innenfor et lite område med et gitt areal, for eksempel en prøveflate på 1 m2 (artstettheten), men artstilfanget (artspoolen) i samfunnene som blir sammenliknet. Sjörs (1948: 281) forklarer denne begrepsbruken med myrvegetasjon som eksempel: "... richness in species’ does not refer to the number of species present but is determined qualitatively by means of indicator species (mostly differential species) of which there are many more in the fen communities ’rich in species’".
- Saltanriking Basistrinn LM-KA_j er betinget av helt spesielle forhold, som i NiN versjon 2 ble beskrevet som egen LKM, AS Arid terrestrisk salinitet og som adresserte variasjonen fra "normal" mark med overveiende nedadgående vannstrøm og maksimale pH-verdier (i rein kalkdominert mineraljord) opp til ca. 8,0, til finjordsrik mark med overveiende oppadgående vannstrøm, som fører til saltanriking i øvre jordlag og pH-verdier helt opp i 10,5. Saltanriket mark kan lettest diagnostiseres ved en kombinasjon av synlig hvitt saltlag på overflaten (som vaskes vekk av regn, men snart kommer tilbake). Saltjord er typisk for ørkener, stepper og halvstepper i alle verdensdeler, men er i Norge bare kjent fra områder ved Wijdefjorden med sidefjorder på Svalbard, der en kombinasjon av regnskygge (svært tørt klima) og uttørkende vinder skaper helt spesielle forhold som gjør utvikling av saltanriket jord mulig også i et kaldt klima.
Variabelen er vLKM for de fleste normale hovedtyper i hovedtypegruppene NA-L Innsjøbunnsystemer, NA-O Elvebunnsystemer, NA-T Fastmarkssystemer, NA-V Våtmarkssystemer og NA-F Limniske vannmassesystemer. Den er vLKM eller bLKM i et stort antall spesielle hovedtyper i disse hovedtypegruppene.
Anonym (2013) Klassifisering av miljøtilstand i vann. Økologisk og kjemisk klassifiseringssystem for kystvann, grunnvann, innsjøer og elver. Trondheim: Direktoratsgruppen for miljøtilstandsprosjektet ‘Vann fra fjell til fjord’.
Du Rietz GE (1945) Om fattigbark- och rikbarksamhällen. Svensk botanisk Tidskrift 39: 147–150.
Gunnarsson U, Malmer N og Rydin H (2002) Dynamics or constancy in Sphagnum dominated mire ecosystems? A 40-year study. Ecography 25: 685–704.
Sjörs H (1948) Myrvegetation i Bergslagen. Acta phytogeographica suecica 21: 1–299.