Różnorodność gatunkowa mszaków i porostów - praca badawcza z Olimpiady Biologicznej
Przedstawiam pracę badawczą z edycji 2014/2015 Olimpiady Biologicznej. Została ona oceniona na 44 pkt na etapie okręgowym oraz 38 pkt na etapie centralnym. Jest to pierwsza publikowana na stronie praca o charakterze inwentaryzacyjnym. Zachęcam do lektury.
Zamieszczone na stronie prace służą tylko zapoznaniu się z ogólnym charakterem prac badawczych zgłaszanych na Olimpiadę Biologiczną. Niedopuszczalne jest kopiowanie całej koncepcji wykonania pracy bądź fragmentów jej tekstu we własnej pracy. Tego typu działania będą uznawane za plagiat i mogą wiązać się z odrzuceniem pracy przez komisję Olimpiady Biologicznej.
Różnorodność gatunkowa mszaków i porostów na płytach nagrobnych wybranych cmentarzy w Opolu
AUTOR: Adam Zygmuncik
Streszczenie
Praca miała na celu sprawdzenie jakie gatunki roślin i porostów są w stanie wyrosnąć na bardzo ubogim podłożu i w warunkach zanieczyszczenia pyłem zawieszonym. Obserwacje były prowadzone na nagrobkach znajdujących się na terenie dwóch cmentarzy w Opolu. Znajdujące się na nich pomniki są zaniedbane, a nekropolie są rzadko uczęszczane, przez co są dobrym miejscem do tego rodzaju obserwacji. Nagrobki wykonane były z betonu, marmuru, lastryko i bazaltu. Po zebraniu wyników przy ulicy Partyzanckiej stwierdzono obecność czterech gatunków mchów: Orthotichium affine, Tortula ruralis, Aulacomnium androgynum, Isothecium alopecuroides. 27 okazów zaobserwowano na podłożu betonowym, a 15 na lastrykowym. Stwierdzono również obecność czterech gatunków porostów: Lecanora muralis, Physica caesia, Caloplaca citrina, Lecanora dispersa. Na podłożu z lastryko zauważono 70 osobników, a na betonowym 43. Na cmentarzu żydowskim zaobserwowano te same gatunki porostów (67 okazów) oraz dwa gatunki mchów: Tortula ruralis, Isothecium alopecuroides (10 okazów). Pomniki marmurowe i bazaltowe pozostały niezasiedlone. Zaleca się podjęcie prac konserwacyjnych na obu cmentarzach, ze względu na postępujący proces sukcesji.
Wstęp
W środowisku naturalnym obserwuje się zjawisko sukcesji pierwotnej - zasiedlanie dziewiczych dotąd skał czy zboczy górskich. Badania miały na celu sprawdzenie, czy proces ten zachodzi również na pomnikach nagrobnych.
Zaliczane do królestwa grzybów porosty (Lichenes) są wspólnotą życiową grzyba i fotoautotrofa. Ich ścisła symbioza pozwala plesze porostu rozwinąć postać nieosiągalną dla każdego z nich osobno. Organizm fotosyntetyzujący jest
wykorzystywany przez grzyba do produkcji węglowodanów nie wiele dając w zamian, więc możemy mówić tu o zjawisku helotyzmu. Partnerem fotoautotroficznym (phycobiont) jest najczęściej jednokomórkowa lub nitkowata forma sinic lub zielenic1. Najczęstszymi partnerami grzybowymi (mycobiont) są workowce (Ascomycetes) z owocnikami miseczkowatymi, rzadziej zagłębionymi2. Porosty są nazywane organizmami pionierskimi, gdyż pojawiają się szybko i są w stanie zasiedlać niedostępne dla innych organizmów środowiska3.
Mchy (Bryophyta), przedstawiciele królestwa roślin, są organizmami zasiedlającymi obficie wilgotne siedliska tj. najniższe piętra lasu, stare drzewa. W cyklu rozwojowym obserwuje się przemianę pokoleń z dominującym gametofitem.
Sporofit zwykle żyje krótko i jest uzależniony od gametofitu4. Proces rozmnażania mchów jest ściśle związany z wodą, która umożliwia przedostanie się gamet męskich (spermazoidów) do komórki jajowej2. Mchy nie mają wykształconej tkanki przewodzącej, więc można je zaklasyfikować do roślin nienaczyniowych.
Nagrobki, będące podłożem obserwacji, zostały wykonane z czterech rodzajów materiałów: betonu, marmuru, lastryko oraz bazaltu. Trzy pierwsze są twardym, wapiennym gruntem, lecz organizmy nie rozwijają się na nich równomiernie. Ostatni materiał jest skałą wulkaniczną złożoną głównie z tlenku krzemu i glinu.
Materiały i metody
Badania, w których zastosowano metodę obserwacji form wzrostowych porostów i mchów, zostały przeprowadzone w okresie letnio-jesiennym. Następnie oznaczono okazy przy użyciu wybranych atlasów i kluczy25.
Na cmentarzu przy ulicy Partyzanckiej (Fotografia 1) wyznaczono łącznie 40 stanowisk, będących pojedynczymi pomnikami nagrobnymi.
Pomniki można pogrupować ze względu na materiał, z którego zostały wykonane na betonowe, marmurowe i lastrykowe. Nekropolia to 7 arów płaskiego terenu otoczonego z trzech stron drzewami i krzewami. Pomniki pochodzą z lat 1895-1929. Miejsce położone jest obok ruchliwej drogi.
Na cmentarzu przy ulicy Granicznej (Fotografia 2) wyznaczono 54 stanowiska badawcze, również będących pojedynczymi pomnikami nagrobnymi. Nagrobki zostały wykonane z betonu i bazaltu. Drugi cmentarz to 28 arów płaskiego terenu porośniętego drzewami. Macewy wykonano w latach 1840-1925. W 2005 roku z inicjatywy Fundacji Ochrony Dziedzictwa Żydowskiego zostały przeprowadzone prace porządkowe. Po zapoznaniu się z topografią terenu nie stwierdzono zależności między położeniem stanowiska, a ilością badanych organizmów. W wyniku oceny jakości powietrza wykonanej za rok 2012 stwierdzono przekroczenie norm poziomu pyłu zawieszonego PM10 w powietrzu miasta Opola6. Początkowo próbowano prowadzić obserwacje na większym cmentarzu (przy ulicy Wrocławskiej), lecz z uwagi na dobry stan nagrobków jak i ich młody wiek, nie stwierdzono obecności porostów, ani roślinności.
Wyniki
Na cmentarzu komunalnym liczbę 40 stanowisk stanowiło: nagrobków marmurowych, 17 betonowych oraz 14 wykonanych lastryko.
Na podstawie wyników obserwacji stwierdzono łącznie 24 porostów listkowych należących do dwóch gatunków, 89 osobniki
porostów skorupiastych również z dwóch gatunków (wykres 1) oraz 42 okazy mchów górnozarodniowych należących do czterech gatunków (wykres 2).
Większość porostów (70 osobników co stanowi 62% badanych okazów) stwierdzono na podłożu lastrykowym, natomiast 27 okazów mchów (64%) zaobserwowano na podłożu betonowym. Nie zanotowano występowania badanych organizmów na nagrobkach marmurowych.
Na cmentarzu żydowskim stanowiska badawcze stanowiły 42 nagrobki betonowe oraz 12 bazaltowych. Zaobserwowano 46 okazów porostów listkowatych, 21 porosty skorupiaste (wykres 3) i 10 przedstawicieli mchów górnozarodniowych (wykres 4).
Wszystkie badane organizmy występowały na podłożu betonowym. Macewy bazaltowe pozostały niezasiedlone.
W obu przypadkach nie stwierdzono zależności pomiędzy oddaleniem stanowiska od drogi, a stopniem jego zasiedlenia przez opisywane organizmy.
Dyskusja
Niewiele organizmów jest tak dobrze przygotowanych do życia w trudnych warunkach jak porosty. Potrafią zasiedlać między innymi niegościnne zbocza i skały. Z racji tego, że możemy je nazwać organizmami pionierskimi nie dziwi fakt, że pojawiają się jako pierwsze na płytach nagrobnych. Materiały, z których powstały nagrobki składają się w głównie ze związków wapnia i magnezu, więc pod względem chemicznym bardzo przypominają naturalne skały, które są jednym z ulubionych siedlisk porostów. Marmur jest zbudowany z węglanu wapnia (CaCO3), beton jest wykonany z cementu
portlandzkiego, którego głównymi składnikami są krzemiany dwu i trójwapniowe oraz piasek (SiO2)7, natomiast lastryko to materiał wykonany z betonu, lecz wypełniony ozdobnym grysem bazaltowym. Czysty bazalt jest
skałą wylewną, powstającą w wyniku zastygania lawy. Składa się w większości z tlenku krzemu(IV)(SiO2) oraz tlenku glinu(Al2O3)8. Zaskakuje fakt, że obszar występowania porostów jest mocno zurbanizowny. Zwykle prosty nie występują w miastach, gdyż są wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza, a w szczególności na ditlenek siarki1. Ich obecność wskazuje, że powietrze w Opolu nie jest skażone w znacznym stopniu związkami siarki. Potwierdzają to badania Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska6.
Mszaki mają tendencję do zajmowania miejsc, w których nie mogą rosnąć inne rośliny9, ale jako że są bardziej rozwiniętymi organizmami potrzebują zwykle lepszych warunków życia niż porosty. Mimo to były w stanie się rozwinąć w tym samym niesprzyjającym środowisku. Niektóre mchy również możemy nazywać organizmami pionierskimi. Są jedynymi tak
odpornymi roślinami, by móc występować na skałach, jak i na materiałach, z których wykonane są nagrobki. Ich zróżnicowanie też jest relatywnie duże. Mniejsza ilość i różnorodność mszaków na cmentarzu przy ulicy Granicznej
może wynikać z faktu, iż zostały na nim przeprowadzone prace porządkowe i sukcesja jest na wcześniejszym etapie, niż na cmentarzu przy ulicy Partyzanckiej. Cmentarz żydowski jest znacznie bardziej zacieniony niż cmentarz komunalny, lecz nie wpłynęło to w znaczący sposób na stan żyjących tam organizmów.
Żaden z obserwowanych gatunków nie był jednak w stanie zasiedlić marmurowych ani bazaltowych pomników. Wynika to z faktu, że materiały te są dużo twardsze zarówno od betonu jak i lastryko, a także gładsze, co dodatkowo utrudnia przyczepienie się do nich. Występowanie organizmów pionierskich wskazuję na postępującą sukcesję pierwotną pomników
nagrobnych. Jeżeli nie zostaną podjęte działania konserwacyjne, postępujący proces sukcesji doprowadzi do zniszczenia nagrobków i w konsekwencji zaniku cmentarzy.
Literatura
-
N.A. Campbell, J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, BIOLOGIA, Przekład zbiorowy, Rebis, Poznań (2013) ↩︎ ↩︎
-
Kremer P.B., Muhle H., Porosty, mchy, paprotniki, Świat Książki, Warszawa (1998) ↩︎ ↩︎ ↩︎
-
Guzik M., Jastrzębska E., Kozik R., Matuszewska R. Pyłka-Gutowska E., Zamachowski W., Biologia na czasie 1, Nowa Era,Warszawa (2012) ↩︎
-
A. Szweykowska, J. Szweykowski, BOTANIKA Systematyka, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (1998) ↩︎
-
Rostafiński J., Siedl O., Przewodnik do oznaczania roślin, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa (1979) ↩︎
-
Wojewódzki inspektorat ochrony środowiska w Opolu, Stan środowiska w województwie opolskim w roku 2012, Opole (2013) ↩︎ ↩︎
-
T. Szymura, Chemia materiałów budowlanych, Politechnika Lubelska (2012) ↩︎
-
W. Ryka, A. Maliszewska, Słownik petrograficzny, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa (1982) ↩︎
-
A.J. Lack, D.E. Evans, BIOLOGIA ROŚLIN, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2003) ↩︎
- Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz
