Różnorodność biologiczna (3)

Transkrypt

1 Różnorodność biologiczna (3) Prowadzący: dr Anna Karnkowska dr Julia Pawłowska mgr Alicja Okrasińska

2 Definicje różnorodności biologicznej - zróżnicowanie wszystkich organizmów występujących na Ziemi - termin wprowadzony przez Thomasa Lovejoya w 1980 r. (ang. biological diversity ) Biodiveristy pod redakcją Edwarda Wilsona początek terminu bioróżnorodność

3 Konwencja o różnorodności biologicznej - 5 czerwca 1992 r. Rio de Janeiro państw (Polska od 1996 r.) - cel: ochrona różnorodności biologicznej, zrównoważone użytkowanie jej elementów oraz uczciwy i sprawiedliwy podział korzyści wynikających z wykorzystania zasobów genetycznych.

4 Poziomy różnorodności 1) różnorodność genetyczna: - zmienność w obrębie gatunku - odległość genetyczna 2) różnorodność gatunkowa: - bogactwo gatunkowe (liczba znalezionych gatunków) - bogactwo gatunków rzadkich 3) różnorodność ekosystemów

5 Wskaźniki 1) bogactwo gatunkowe (S) - liczba stwierdzonych gatunków 1) wskaźnik Shannona-Wienera (H ) - określa prawdopodobieństwo, że dwa wylosowane z próbki osobniki będą należały do różnych gatunków gdzie: S liczba gatunków, pi stosunek liczby osobników danego gatunku do liczby wszystkich osobników ze wszystkich gatunków: ni/n, ni liczba osobników i-tego gatunku, N liczba wszystkich osobników ze wszystkich gatunków.

6 Wskaźniki 3) wskaźnik Simpsona (D): - uwzględnia liczbę gatunków oraz względną liczebność każdego gatunku gdzie: S liczba gatunków, ni liczba osobników i-tego gatunku, N liczba wszystkich osobników ze wszystkich gatunków. 4) wskaźnik Margaleffa (tzw. indeks bioróżnorodności) - używane w ocenie jakości wody zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z 11 lutego 2004 roku; często z uproszczeniami, np. D=liczba taksonów w randze rodziny/liczebność wszystkich osobników

7 Ograniczenia - trudności z mikroorganizmami - problem definicji gatunku i osobnika (np. u podstawczaków osobnikiem jest całość grzybni pochodząca z jednej wyjściowej, dikariotycznej grzybni)

8 Osobnik czy ekosystem - w przewodzie pokarmowym dorosłego człowieka 1-2 kg bakterii - w jamie ustnej ponad 500 gatunków bakterii - w jednej kropli płynu pobranego z żołądka krowy jest 10 razy więcej organizmów niż ludzi na Ziemi

9 Gdzie oceniamy różnorodność biologiczną - badania inwentaryzacyjne różnych obszarów - badania wpływu na środowisko różnych czynników - raporty OOŚ - oceny jakości różnych środowisk (zarówno parki narodowe jak i czystość powietrza w sali operacyjnej oraz czystość wody kranowej etc.)

10 Powietrze - jednorodna mieszanina gazów, stanowiąca atmosferę ziemską - może zawierać różne zanieczyszczenia (np. grzyby)

11 Frakcje bioaerozolu gruboziarnista (Ø > 100 µm) drobnoziarnista (Ø µm) kropelkowo-jądrowa (Ø 1 50 µm) respirabilna (Ø < 5 µm)

12 Grzyby w powietrzu atmosferycznym - powietrze nie stanowi dobrego środowiska dla rozwoju grzybów, ale sprzyja rozprzestrzenianiu diaspor - ponad gatunków grzybów - grzyby strzępkowe to ponad 70% wszystkich mikroorganizmów w powietrzu

13 Normy polskie i europejskie PN-EN 14031:2006 Powietrze na stanowiskach pracy - Oznaczanie zawieszonych w powietrzu endotoksyn. PN-EN 13098:2002 Powietrze na stanowiskach pracy. Wytyczne dotyczące pomiaru zawieszonych w powietrzu mikroorganizmów i endotoksyn. Klasyfikacja zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego grzybami wg PN 89/Z /03

14 Klasyfikacja powietrza zanieczyszczonego grzybami JTK - jednostki tworzące kolonie (ang. CFU - colony forming units)

15 Sugerowane normy dla pomieszczeń mieszkalnych

16 Pobieranie prób 1) Etapy pomiaru stężeń zanieczyszczeń: - pobór próby - analiza jakościowa próby - analiza ilościowa próby - przeliczenie wyników na wymagane jednostki 2) Metody pobierania prób: - aspiracyjna - sedymentacyjna

17 Metody aspiracyjne - pobieranie znanej objętości powietrza

18 Metoda sedymentacyjna Kocha - otwarte płytki z podłożem stałym należy pozostawić na 30 minut na wysokości 1 metra od podłogi - wyhodowane kolonie należy zliczyć i zidentyfikować - założenie: w ciągu 5 minut na 1 m 2 opada tyle drobnoustrojów, ile znajduje się ich w 1 m 3 powietrza k R - stężenie zanieczyszczeń w [JTK/m 3 ], n - liczba kolonii wyrosłych na płytce, P - powierzchnia płytki w [m 2 ], t - czas sedymentacji w [min]

19 Analiza jakościowa identyfikacja obiektów Alternaria sp. Cladosporium sp.

20 Analiza jakościowa identyfikacja obiektów Penicillium sp. Aspergillus sp.

21 Badanie różnorodności wody

22 Cyclotella sp. okrzemka

23 Desmodesmus sp.

24 Pediastrum sp.

25 Closterium sp. Netrium sp.

26 Różnorodność form życiowych

27 Stopnie organizacji (wg. E. Strasburgera) 1) organizmy jednokomórkowe (Protophyta) 2) plechowce właściwe (Tallophyta) 3) organizmy tkankowe (Cormophyta; rośliny naczyniowe)

28 Organizmy jednokomórkowe Kokkalne - komórki nieuwicione, nieruchome Monady (wiciowce) - komórki uwicione Komórki ameboidale (pełzaki, ameby) Kokki Pełzaki Monady Chrysocapsa sp. Chrysamoeba sp. Mallomonas sp.

29

30 Plazmodia (komórczaki, plechy syfonalne) Fuligo septica Saprolegnia sp.

31

32 Gonium sp. Kolonie - kapsalne (inaczej tetrasporalne) - komórki zespolone galaretą lub błoną Anabaena sp. - trychalne kolonia mająca postać nici - cenobium - luźne połączenia komórek powstałych w wyniku podziału komórki macierzystej Desmodesmus sp.

33

34 Plechy właściwe - syfonokladialne (cenocytyczne) - organizmy wielokomórkowe, zbudowane z komórek wielojądrowych (komórczaków), np. Cladophora sp. - plektenchymatyczne - powstaje z nitkowatych plech poprzez ich splątanie (np. grzyby, krasnorosty) - parenchymatyczne - zróżnicowanie morfologiczne poszczególnych elementów plechy (np. brunatnice) - plechy tkankowe zróżnicowane morfologicznie, posiadają merystemy (np. brunatnice, zielenice) Cladophora sp. Batrachospermum sp. Marchantia sp. Fucus sp. Laminaria sp.

35 Cladophora aegagropila

36 Plecha syfonokladialna

37 Chara sp.

38 Plecha tkankowa nici okorowania węzeł międzywęźle węzeł

39

40 Przykłady

41

42

43

44

45

46

47 Woronichinia sp.

48

49

50 Filogeneza

51 Jak czytać drzewo? wymarła gałąź taksony (np. gatunki) węzeł zewnętrzny gałąź (linia filogenetyczna) węzły wewnętrzne (wspólni przodkowie) korzeń drzewa 51

52 Drzewa można obracać wokół węzłów i nie zmienia to filogenezy

53 Drzewa ukorzenione vs nieukorzenione Tylko drzewa ukorzenione informują o kierunku ewolucji

54 Sposoby przedstawiania drzew drzewa ukorzenione drzewo nieukorzenione kladogram filogram nieukorzenione drzewo

55 Topologia Topologia opisuje strukturę drzewa, co odzwierciedla pokrewieństwo. Taksony połączone wspólnym węzłem są najbliżej spokrewnione (tzw. grupy siostrzane) Te drzewa mają taką samą topologię A B C B A C C B A Te drzewa mają różne topologie A B C C A B A B C

56 Q1 Czy te topologie są takie same? TAK

57 Q2 Które z drzew ma taką samą TOPOLOGIĘ i KORZEŃ jak drzewo A?

58 Budowanie drzewa filogenetycznego

59 1. Identyfikacja cech, którymi różnią się obiekty A B C D

60 A B C D Kolor niebieski Obecność wici Obecność kropek Włosy na wici Kulisty kształt

61 niebieski wić kropki włosy kula A B C D A B C D

62 niebieski wić kropki włosy kula A B C D macierz danych B C D A B 2 3 C 3 D

63 Znajdź najbliższych krewnych B C D A B 2 3 C 3 D A D

64 Odległość kladu A/D od pozostałych obiektów B C D A 4 4 B 2 3 C 3 D B C A/D B 2 C A D

65 Znajdź najbliższych krewnych B C A/D B 2 C A D B C

66 Odległość kladu A/D i kladu B/C B C A/D B C B/C A/D 3.5 B/C A D B C

67

68 Co powinieneś wiedzieć, potrafić po tych zajęciach? Wybrać z puli drzew filogenetycznych te o takiej samej topologii. Znać różnicę pomiędzy drzewem ukorzenionym i nieukorzenionym. Potrafić narysować proste drzewo w oparciu o podaną tabelę cech wybranych organizmów. Znać podstawowe typy organizacji ciała (formy życiowe). Potrafić przypisać dowolny obiekt przedstawiony na zdjęciu lub obrazku do odpowiedniej formy życiowej/typu organizacji ciała. Obliczyć stężenie zarodników grzybów w powietrzu. Obliczyć stężenie komórek w próbie wody. Znać poziomy różnorodności biologicznej. Wiedzieć co to jest różnorodność biologiczna i znać przykładowe wskaźniki.