Poniższe mikrofotografie przedstawiają przekrój poprzeczny przez blaszkę liściową rośliny
dwuliściennej – ligustru (Ligustrum): A – widok ogólny (powiększenie 100×); B – dolna
epiderma z aparatami szparkowymi (powiększenie 400×).
Fotografia: Berkshire Community College Bioscience Image Library.
4.1. (0–1)
Podaj nazwy tkanek roślinnych oznaczonych na mikrofotografii cyframi 1 i 2.
4.2. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób parowanie wody przez aparaty szparkowe liścia przyczynia się
do transportu wody w łodydze.
Uczniowie postanowili sprawdzić, czy w kiełkujących ziarniakach pszenicy znajduje się aktywna amylaza. W tym celu przygotowali szalkę Petriego z wylanym i zestalonym podłożem agarowym zawierającym skrobię, na którym umieścili przekrojone wzdłuż kiełkujące ziarniaki pszenicy – tak, aby płaszczyzna przekroju ściśle przylegała do podłoża. Tak przygotowaną szalkę utrzymywali przez 60 min w temperaturze 20 °C. Następnie uczniowie usunęli z szalki ziarniaki, a na podłoże szalki nanieśli płyn Lugola. Po pewnym czasie przepłukali podłoże wodą destylowaną. Miejsca na szalce, w których wcześniej były położone ziarniaki – w przeciwieństwie do pozostałego obszaru podłoża – nie wybarwiły się na ciemnogranatowy kolor.
4.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia określ, czy w kiełkujących ziarniakach pszenicy znajduje się aktywna amylaza. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając substrat amylazy oraz sposób jego wykrywania.
4.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące procesu kiełkowania nasion są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Spoczynek bezwzględny nasion można przerwać poprzez ich odpowiednie uwodnienie.
P
F
2.
Auksyny są jednym z czynników hamujących proces kiełkowania.
P
F
3.
Do kiełkowania nasion jest niezbędna obecność tlenu.
Kierunek i szybkość przepływu wody między komórką a środowiskiem zewnętrznym lub
między sąsiadującymi ze sobą komórkami zależą od gradientu potencjału wody. Wartość
potencjału wody (𝛹𝑊) zależy od wartości potencjału osmotycznego (𝛹𝑆) i od wartości
potencjału ciśnienia (𝛹𝑃):
wartość potencjału osmotycznego jest miarą siły, z jaką roztwór związków osmotycznie czynnych rozpuszczonych w cytozolu i w soku komórkowym przeciąga cząsteczki wody przez błonę półprzepuszczalną
wartość potencjału ciśnienia jest odzwierciedleniem turgoru – ciśnienia hydrostatycznego wywieranego przez protoplast na ścianę komórkową.
Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany wartości potencjału osmotycznego
i potencjału ciśnienia w komórce zachodzące podczas obserwowanych zmian objętości
komórki. Na wykresie zaznaczono dwa stany fizjologiczne komórki: stan A oraz stan B.
Na podstawie: J. Kopcewicz, S. Lewak, Fizjologia roślin, Warszawa 1998;
H. Wiśniewski, Biologia z higieną i ochroną środowiska, Warszawa 1995.
5.1. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby zawierało informacje prawdziwe. W każdym
nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Komórka w stanie fizjologicznym A ma (mniejszą / większą) zdolność do pobierania wody
w porównaniu z komórką w stanie fizjologicznym B, ponieważ 𝛹𝑊 komórki w stanie
fizjologicznym A wynosi około (−1,2 MPa / 0 MPa) i jest mniejsza niż 𝛹𝑊 komórki w stanie
fizjologicznym B, która wynosi około (−0,8 MPa / 0 MPa / +0,8 MPa).
5.2. (0–2)
Uzupełnij tabelę tak, aby zawierała informacje prawdziwe dotyczące osmotycznego
wypływu wody z komórki prowadzącego do plazmolizy. W każdym nawiasie podkreśl
właściwe określenie.
Dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie i reaguje z nią, prowadząc do powstania kwasu węglowego. Świeżo przygotowany wskaźnik wodorowęglanowy (nasycony powietrzem atmosferycznym zawierającym 0,04% CO2) jest czerwony. Gdy pH jest obniżone, kolor wskaźnika zmienia się z czerwonego na żółty, a gdy pH jest podwyższone, z czerwonego na niebiesko-fioletowy.
W celu określenia wpływu oświetlenia na bilans wymiany gazowej rośliny przeprowadzono następujący eksperyment: Do czterech probówek wlano czerwony roztwór wskaźnika wodorowęglanowego. Jedną probówkę szczelnie zamknięto i odłożono jako wzorzec koloru (próba kontrolna). Do pozostałych trzech probówek włożono świeżo zerwane liście. Każdą z trzech probówek zawierających liście inkubowano w różnych warunkach oświetleniowych:
wariant I – w ciemności
wariant II – przy słabym oświetleniu
wariant III – przy silnym oświetleniu.
Każda z probówek była szczelnie zamknięta podczas eksperymentu. Poniższa fotografia przedstawia wyniki eksperymentu: A – próba kontrolna; B, C, D – próby badawcze.
Źródło: C.J. Clegg, D.G. Mackean, Advanced Biology, London 2000; https://www.youtube.com/watch?v=Spkk7lA3Ro4.
5.1. (0–2)
Dopasuj probówki B, C lub D do wariantów eksperymentu I i III. Uzasadnij swoje odpowiedzi, odnosząc się do procesów zachodzących w liściach i bilansu wymiany gazowej.
Wariant I
Probówka:
Uzasadnienie:
Wariant III
Probówka:
Uzasadnienie:
5.2. (0–1)
Określ kolor wskaźnika wodorowęglanowego, jeśli oddychanie i fotosynteza są w równowadze. Uzasadnij swoją odpowiedź.
Okresy nasienne buka zwyczajnego (Fagus sylvatica) następują w odstępach 5–10 lat, a roczna wydajność produkowanych nasion jest zazwyczaj bardzo niska. Z tego powodu leśnicy gromadzą nasiona na zapas.
W 2017 roku przeprowadzono doświadczenie, w którym wysiano nasiona buka zwyczajnego zebrane w latach: 2000, 2006, 2009 i 2017. Nasiona zebrane w latach 2000, 2006 i 2009 przechowywano w jednakowych warunkach. Nasiona zebrane w 2017 r. wysiano od razu po zbiorze.
Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia w postaci wartości średnich i odchylenia standardowego. Na zdjęciu obok przedstawiono siewkę buka zwyczajnego.
Na podstawie: beagle.miljolare.no; A. Małecka i in., Relationship between Mitochondria Changes and Seed Aging […], „PeerJ” 9, 2021.
8.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia sformułuj wniosek dotyczący żywotności nasion buka zwyczajnego.
8.2. (0–1)
Podaj nazwę oraz określ funkcję tej struktury siewki buka zwyczajnego, którą oznaczono literą X na zdjęciu.
Oddziaływania międzygatunkowe u roślin mogą mieć charakter antagonistyczny, np. gdy w suchym środowisku występuje konkurencja korzeni o wodę, lub nieantagonistyczny – polegający na wzajemnym wspomaganiu wzrostu.
Aby określić wpływ wzajemnego oddziaływania roślin jednorocznych i krzewów Ambrosia dumosa, przygotowano na pustyni następujące poletka doświadczalne:
próba A – usunięto rośliny jednoroczne, a pozostawiono krzewy A. dumosa
próba B – pozostawiono rośliny jednoroczne oraz krzewy A. dumosa
próba C – pozostawiono rośliny jednoroczne, a usunięto krzewy A. dumosa.
Na poniższych ilustracjach przedstawiono próby: A, B i C.
Rośliny jednoroczne w obecności krzewów charakteryzowały się większym przyrostem biomasy, natomiast przyrost biomasy krzewów w obecności roślin zielnych był ograniczony.
Na podstawie: C.J. Krebs, Ecology: The Experimental Analysis of Distribution and Abundance, Harlow 2014.
21.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę – wpisz w puste komórki oznaczenia literowe tych prób, które należy porównać, aby zweryfikować poniższe hipotezy.
Weryfikowana hipoteza
Oznaczenia literowe prób, które należy porównać
Obecność na tym samym obszarze krzewów A. dumosa skutkuje zwiększeniem przyrostu biomasy roślin jednorocznych.
Obecność na tym samym obszarze roślin jednorocznych skutkuje ograniczeniem przyrostu biomasy krzewów A. dumosa.
21.2. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób rzucanie cienia przez krzewy A. dumosa wpływa pozytywnie na przyrost biomasy roślin jednorocznych w warunkach suszy. W odpowiedzi uwzględnij bilans wodny roślin.
Liście jabłoni, podobnie jak innych drzew liściastych klimatu umiarkowanego, rozwijają się
z pąków na wiosnę i są zrzucane dopiero jesienią. Naturalny proces zrzucania liści polega
na rozwoju strefy odcinającej u podstawy ogonka liściowego.
Auksyny są hormonami roślinnymi produkowanymi m.in. przez wierzchołek wzrostu pędu
oraz przez młode liście.
Postawiono następującą hipotezę: Rozwój strefy odcinającej liści jabłoni jest hamowany
przez auksyny wytwarzane w młodych liściach.
Na poniższym rysunku przedstawiono przebieg doświadczenia przeprowadzonego w celu
weryfikacji tej hipotezy. W doświadczeniu wykorzystano roczne pędy jabłoni z usuniętym
wierzchołkiem wzrostu oraz naturalną auksynę – kwas indolilooctowy (IAA).
Na podstawie: W.K. Purves i in., Life. The Science of Biology, Sunderland 2001;
H. Fišerová i in., The Effect of Quercetine on Leaf Abscission of Apple Tree […],
„Plant, Soil and Environment” 52(12), 2006.
6.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników badań sformułuj wniosek na temat wpływu
auksyn produkowanych przez młode liście na rozwój strefy odcinającej liści jabłoni.
6.2. (0–1)
Przedstaw, na czym polega adaptacja w postaci zrzucania liści przed zimą u drzew
liściastych klimatu umiarkowanego. W odpowiedzi uwzględnij dostępność wody
dla tych roślin w okresie zimowym oraz rolę liści w gospodarce wodnej roślin.
Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium
żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter,
które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter
chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez
korzenie roślin.
Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów
A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki
nawozu azotowego – mocznika?
W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono
następujące badanie:
w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach: ‒ szczep AC1 oraz nawóz ‒ szczep AC10 oraz nawóz ‒ szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.
Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia
każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.
W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie
i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej
mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.
Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […],
„Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.
7.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników badania sformułuj odpowiedź na postawione
pytanie badawcze.
7.2. (0–1)
Wykaż związek pomiędzy obecnością ureazy wydzielanej do gleby przez
A. chroococcum a wzrostem bawełny.
7.3. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym
nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Bakteria A. chroococcum jest (chemoautotrofem / heterotrofem). Prowadzi
(pasożytniczy / saprobiontyczny) tryb życia, ponieważ (wydziela enzymy proteolityczne /
pobiera substancje pokarmowe wydzielane przez korzenie roślin).
7.4. (0–1)
Określ, jaka zależność – mutualizm czy komensalizm – występuje między bakteriami
z rodzaju Rhizobium a roślinami bobowatymi. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do
definicji wybranej zależności oraz do przykładów korzyści lub strat odnoszonych
przez wymienione organizmy.
Salvadora persica to niewielkich rozmiarów roślina drzewiasta przystosowana do wzrostu na glebach o różnym poziomie zasolenia, tolerująca nawet ekstremalne warunki zasolenia.
Poniżej przedstawiono wyniki doświadczenia uzyskane po 21 dniach hydroponicznej (bezglebowej) uprawy czterech grup siewek S. persica w zależności od stężenia NaCl w pożywce. Wszystkie siewki uprawiano w szklarni w optymalnych dla tej rośliny warunkach fotoperiodu, wilgotności powietrza i temperatury otoczenia.
Grupa siewek
Stężenie NaCl w pożywce [mmol/l]
Średnie zagęszczenie aparatów szparkowych [liczba aparatów szparkowych na mm2]
Średnie stężenie jonów Na+ w komórkach korzeni [mg/g suchej masy]
skórka górna
skórka dolna
1.
0
82
67
2,0
2.
250
41
30
5,6
3.
500
28
23
8,8
4.
750
17
13
13,9
Na podstawie: A.K. Parida i inni, Physiological, anatomical and metabolic implications of salt tolerance in the halophyte Salvadora persica under hydroponic culture condition, „Frontiers in Plant Science” 7, 2016; T.J. Flowers, T.D. Colmer, Salinity tolerance in halophytes, „New Phytologist” 179, 2008.
3.1. (0–2)
Dokończ zdanie. Zaznacz dwie właściwe odpowiedzi spośród podanych.
Prawidłowo sformułowany problem badawczy do przedstawionego doświadczenia to:
Czy zagęszczenie aparatów szparkowych u S. persica zależy od stężenia NaCl oraz strony blaszki liściowej?
Czy stężenie NaCl w pożywce ma wpływ na stężenie jonów Na+ w komórkach korzeni S. persica?
Czy średnie zagęszczenie aparatów szparkowych wpływa na średnie stężenie jonów Na+ w komórkach korzeni S. persica?
Dlaczego stężenie NaCl wpływa na zagęszczenie aparatów szparkowych w skórce S. persica?
Czy skórka górna i dolna różnią się pod względem stężenia jonów Na+?
3.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia sformułuj wniosek na temat wpływu zasolenia środowiska na stężenie jonów Na+w komórkach korzeniS. persica.
3.3. (0–1)
Określ znaczenie adaptacyjne spadku zagęszczenia aparatów szparkowych w skórce S. persica, następującego wraz ze wzrostem stężenia NaCl w środowisku.
3.4. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Duże stężenie soli w glebie zwiększa siły osmotyczne utrzymujące wodę w roztworze glebowym. Pobieranie wody przez roślinę jest wtedy warunkowane przez (zmniejszenie / zwiększenie) potencjału wody w komórkach pobierających wodę, tak aby gradient potencjału wody pozwalał na przepływ wody z roztworu glebowego do komórki. Jest to możliwe dzięki (zmniejszeniu / zwiększeniu) stężenia jonów soli w soku komórkowym.
Na rysunku przedstawiono przekrój jednej ze stref korzeniowych oraz dwie drogi transportu
wody w tej strefie.
Źródło: L. Taiz, E. Zeiger, I.M. Møller, Plant physiology and development, Sunderland 2014.
3.1. (0–1)
Dopasuj odpowiednie nazwy elementów anatomicznych korzenia, wybranych spośród punktów 1-5, do liter A-D odpowiadającym strukturom przedstawionym na rysunku.
A.
B.
C.
D.
endoderma
floem
kora pierwotna
ryzoderma
ksylem
3.2. (0–1)
Podaj nazwę strefy korzeniowej przedstawionej na rysunku. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do jednej cechy budowy charakterystycznej dla tej
strefy.
Nazwa strefy korzeniowej:
Uzasadnienie:
3.3. (0–1)
Na podstawie rysunku określ jedną różnicę między transportem symplastycznym i
apoplastycznym. W swojej odpowiedzi odwołaj się do obu dróg transportu wody.
