Na terenie Arboretum znajduje się pałac, a w nim hotel, restauracja oraz toalety.

Transkrypt

1 LEKCJE DLA STUDENTÓW I DOROSŁYCH LEKCJA 11. Różnorodność biologiczna Arboretum Ośrodek Badań Dendrologicznych jest ogrodem specjalistycznym u Przyrodniczego. Zajmuje powierzchnię 72,52 ha. Są tu uprawiane głównie drzewa i krzewy. Arboretum składa się z parku przypałacowego, części leśnej oraz Parku Jubileuszowego, który upamiętnia 50-lecie Akademii Rolniczej. Ścieżka przyrodniczoedukacyjna, do której zwiedzenia zapraszamy, znajduje się na terenie parku przypałacowego. Ma długość prawie półtora kilometra. Historia terenu Arboretum sięga roku 1886 i wiąże się z rodziną Kornów i Schweinichenów. W tym właśnie roku Heinrich von Korn, drukarz i wydawca, zakupił majątek ziemski w Pawłowicach. Dokonał znaczących inwestycji budowlanych i przekształcił Pawłowice w rezydencję rodzinną. Później majątek przekazał w użytkowanie córce i zięciowi Marie i Constantin von Schweinichen. W roku 1894 Heinrich von Korn połączył prawnie Pawłowice, Zakrzów i Psie Pole, a właścicielami dóbr uczynił oboje małżonków. Oni z kolei przekształcili majątek zgodnie z romantyczną koncepcją kształtowania otoczenia rezydencji. Jednym z ważnych wyznaczników tej koncepcji był dobór roślin oparty na gatunkach rodzimych, czyli miejscowych, pochodzących z obszaru na którym występują. Majątek pozostawał w rękach von Schweinichen do 1945 r. Szesnastego lutego 1945 r. Pawłowice zostały zajęte bez walk. W roku 1996 pałac wraz z parkiem został wpisany do Rejestru Zabytków. Tereny sąsiednie podlegają ochronie konserwatorskiej w mniejszym zakresie. W marcu 2002 roku powołano Ośrodek Badań Dendrologicznych pod nazwą Arboretum w Pawłowicach jako pozawydziałową jednostkę u Przyrodniczego. Na terenie Arboretum znajduje się pałac, a w nim hotel, restauracja oraz toalety. Odwiedzenie Arboretum można połączyć ze zwiedzeniem innych ciekawych miejsc, które są w okolicy, między innymi wieś Proszowice. Tutaj w otoczeniu parku krajobrazowego

2 znajduje się pałac z siedemnastego wieku. Kolejne ciekawe miejsce Psie Pole było początkowo wsią, następnie miastem nad rzeką Widawą. Do Wrocławia zostało wcielone w 1928 r. Zabudowane jest kamienicami z przełomu XIX i XX w.. Warto również odwiedzić wieś Domaszczyn, gdzie znajduje się późnogotycki kościół pod wezwaniem Podwyższenia Krzyża Świętego. Został wybudowany w latach W pobliżu Wrocławia leży wieś Szczodre, a w niej fragmenty kompleksu pałacowego Śląskiego Windsoru. Warto również wiedzieć, że przez Wrocław przebiega szlak EuroVelo, wchodzący w skład europejskiej sieci szlaków rowerowych. Szlak ten nazywany jest Szlakiem Bursztynowym; łączy Morze Bałtyckie z Morzem Adriatyckim. Pobyt w Arboretum można także połączyć z obejrzeniem popisów, pokazów, wyścigów i innych zawodów konnych, które odbywają się na wrocławskim hipodromie. A teraz, po tym krótkim wstępie, zapraszam do zapoznania się z treścią lekcji edukacyjnej. Opiszę różne gatunki roślin oraz poruszę temat różnorodności biologicznej i ekologii. Następnie proponuję sprawdzenie i rozszerzenie swojej wiedzy na trasie ścieżki przyrodniczo-edukacyjnej. Zachęcam do zapoznania się z treścią ustawionych wzdłuż niej tablic edukacyjnych oraz tabliczek opisujących poszczególne gatunki roślin. Podziwiając podczas spaceru krajobraz, proszę zwrócić uwagę na elementy stworzone przez człowieka, między innymi na znajdujące się w okolicy stawu mostek i gloriettę. Podczas spaceru pod koronami starych drzew, pamiętających dawne czasy i dawnych właścicieli parku, zauważmy rosnące tu między innymi dęby szypułkowe (Quercus robur). Wśród nich jest pomnik przyrody. W Arboretum znajdują się także młode rośliny, zwłaszcza wyjątkowo cenny egzemplarz Dąb Papieski wyhodowany z żołędzia poświęconego przez Papieża Jana Pawła II. Różnorodność biologiczna to bezcenne bogactwo życia na Ziemi. Jest wyrazem wielości i zmienności w środowisku wszystkich organizmów. Posiadają one wiele sposobów na przystosowanie się do warunków biotycznych i abiotycznych; wykazują rozmaite formy i kształty; cechują je różne wymagania i przyjmują odmienne strategie życiowe.

3 Różnorodność biologiczna przejawia się na trzech poziomach: genetycznym, gatunkowym oraz na poziomie ekosystemów i wyższym: krajobrazy, biomy. Różnorodność na poziomie genetycznym to inaczej różnorodność wewnątrzgatunkowa. Wśród osobników tego samego gatunku rozmnażających się płciowo nie ma dwóch identycznych. Cecha ta jest podstawą do przetrwania gatunku w zmieniającym się środowisku. Im większa jest różnorodność genetyczna w populacji danego gatunku, tym większe są szanse, że osobniki będą posiadały cechy, dzięki którym przetrwają niekorzystne warunki i zmiany w środowisku. W efekcie populacja przeżyje, a gatunek przetrwa. Utrata różnorodności genetycznej jest jedną z przyczyn wymierania małych, wyizolowanych w środowisku populacji lokalnych. Różnorodność na poziomie genetycznym obrazują olsze czarne rosnące w Arboretum. Wszystkie osobniki w populacji różnią się między sobą. Nie ma dwóch identycznych. Wszystkie olsze czarne rosnące w parku składają się na populację. Mogą się swobodnie krzyżować, taka populacja ma wspólną pulę genową. W wyniku krzyżowania powstaje płodne potomstwo. Populacja składa się z osobników, jednak wykazuje cechy, których te osobniki nie mają, na przykład liczebność, zagęszczenie, rozrodczość, śmiertelność, struktura przestrzenna i wiekowa. Liczebność to liczba osobników populacji, która nie jest cechą stałą ulega zmianom. Proces zmian liczby osobników w czasie określana jest jako dynamika liczebności populacji. Wyróżniane są następujące fazy: wzrostu liczebności populacji, dynamicznej równowagi, spadku liczebności. Zagęszczenie populacji wyrażane jest liczbą osobników przypadających na jednostkę powierzchni w jednostce czasu. Na tę cechę populacji mają wpływ między innymi rozrodczość i śmiertelność. Rozrodczość to liczba młodych osobników w odniesieniu do liczebności populacji. Śmiertelność to liczba osobników ginących w populacji. Tempo, w jakim przyrasta liczebność populacji w przeliczeniu na jednego osobnika i jednostkę czasu, określane jest jako tempo wzrostu populacji. Suma czynników powodujących zwolnienie tempa przyrostu liczebności populacji zasiedlającej nowy teren to opór środowiska. Zaliczane są tutaj między innymi: ograniczone miejsce, wyczerpywanie zasobów naturalnych, niekorzystne przekształcenia środowiska, konkurencja. Struktura przestrzenna dotyczy rozmieszczenia poszczególnych osobników w

4 obrębie przestrzeni zajętej przez populację. Może być równomierna, skupiskowa i losowa. Struktura wiekowa dotyczy procentowego udziału w populacji osobników różnych faz rozwojowych i w różnym wieku. Wyróżniane są osobniki w trzech grupach wiekowych: wiek przedrozrodczy, rozrodczy i pozarozrodczy. W zależności od liczebności każdej grupy wiekowej występują populacje ustabilizowane mają prawie równą liczbę osobników w każdej grupie wiekowej; rozwijające się populacja ma największą liczebnie grupę przedrozrodczą i rozrodczą; starzejącą się ma największą liczebnie grupę osobników w okresie pozarozrodczym. Populacja starzejąca się to inaczej populacja wymierająca. W populacjach, w których istnieje podział na osobniki męskie i żeńskie, wyrażana jest jeszcze struktura płciowa, na przykład liczba samców lub samic przypadająca na sto osobników. Jest to zależność ilościowa między samcami i samicami w populacji. Różnorodność gatunkowa to inaczej bogactwo gatunkowe. Przybliżona liczba gatunków w Polsce jest następująca: bakterie ponad 2 tys.; protisty kilka tysięcy; grzyby około 5 tys.; rośliny: mszaki prawie 1 tys.; widłaki 13; skrzypy 10; paprocie 53; nagonasienne 18, w tym 13 rodzimych; okrytonasienne ponad 2,5 tys.; zwierzęta ponad 30 tys., w tym ponad 29 tys. to bezkręgowce, około 650 to kręgowce; owady około 25 tys., co stanowi 77% fauny; skorupiaki 785; pajęczaki 880; mięczaki 275; ryby 129; płazy 18; gady 8; ptaki około 400; ssaki około 92. Różnorodność gatunkowa odnosi się nie tylko do liczby gatunków, lecz także do liczebności. Oznacza to, że dwie podobne biocenozy, złożone z takich samych gatunków, a więc charakteryzujące się tym samym bogactwem gatunkowym, mogą się różnić. Jest ona największa, gdy wszystkie gatunki biocenozy występują w podobnej liczebności. Z kolei, gdy dominuje jeden gatunek, a inne są rzadkie, różnorodność gatunkowa jest najmniejsza. Bogactwo gatunków jest zależne między innymi od wielkości obszaru zajmowanego przez biocenozę, stopnia jej izolacji, warunków środowiskowych, na przykład występowania stresu, konkurencji, zanieczyszczeń, warunków klimatycznych, podłoża geologicznego. Mechanizmy decydujące o różnorodności gatunkowej działają najczęściej kompleksowo. Podstawowym kryterium jest wiek biocenozy. Ogólna zasada jest następująca

5 im biocenoza jest starsza, tym większa różnorodność gatunkowa. Różnorodność gatunkową obrazują w Arboretum rośliny nagozalążkowe. Współcześnie rośliny nagozalążkowe, inaczej nagonasienne obejmują około 700 gatunków drzew i krzewów. Rośliny te uniezależniły zapłodnienie od obecności wody. Ich zalążki, a także nasiona, najczęściej nie są osłonięte. Najliczniejszą grupą współczesnych nagozalążkowych są rośliny iglaste. Należą tu drzewa i krzewy o liściach w formie szpilek lub łusek; najczęściej nie opadają na zimę. W Europie Północnej, Azji i Ameryce pokrywają olbrzymie powierzchnie. W Arboretum u Przyrodniczego na kolekcję roślin nagonasiennych składają się następujące gatunki: cis pospolity (Taxus baccata), jodła pospolita (Abies alba), modrzew europejski (Larix decidua), sosna górska (Pinus mugo), sosna limba (Pinus cembra), sosna pospolita (Pinus sylvestris), świerk pospolity (Picea abies). Duża różnorodność na poziomie ekosystemu wpływa na trwałość układu, jest on lepiej zrównoważony. W ekosystemie każdy gatunek spełnia określoną rolę. Zniknięcie lub pojawienie się nowego gatunku powoduje zaburzenia w misternie zrównoważonym układzie. Łatwiej go naprawić, gdy jest większa liczba i różnorodność części zamiennych, zarówno gatunków różnorodność gatunkowa, jak i pul genowych różnorodność genetyczna. Przykładem różnorodności na poziomie ekosystemu jest las. Ekosystemy leśne odznaczają się ogromną różnorodnością biologiczną. Mniej więcej połowa gatunków naszej flory i fauny to gatunki leśne. Na terenie Arboretum rośnie las łęg olszowy. Drzewostan łęgu olszowego tworzy olsza czarna (Alnus glutinosa). W runie leśnym gatunkami wyróżniającymi są między innymi: czartwa pospolita (Circaea lutetiana), gwiazdnica wielkokwiatowa (Stellaria holostea), jaskier kosmaty (Ranunculus lanuginosus), knieć błotna (Caltha palustris). Krzewy są reprezentowane przez różne gatunki, na przykład: czeremchę pospolitą (Prunus padus), porzeczkę czerwoną (Ribes spicatum) i trzmielinę pospolitą (Euonymus europaeu). W lesie wszystkie organizmy pozostają w sieci wzajemnych powiązań. Podstawą bytu wszystkich innych organizmów są rośliny. Oprócz roślin występują także: grzyby, zwierzęta, protisty oraz bakterie. Pomiędzy nimi mają miejsce różne zależności. Trwa tu nieustanna

6 walka o byt; każdy organizm dąży do własnego rozwoju i wzrostu, kosztem innych, oraz do wydania jak największej liczby potomstwa. Rośliny konkurują o światło, przestrzeń do życia, zasoby pokarmowe, wodę; natomiast zwierzęta o pożywienie, partnera, terytorium. Na przykład roślinę zjada sarna (Capreolus capreolus); w dziupli drzewa sikorka bogatka (Parus major) zakłada gniazdo; glon wchodzi w związek z grzybem i powstaje porost; martwa mysz polna jest pożywieniem dla żuków wiosennych (Geotrupes vernalis). Jednak organizmy nie żyją w oderwaniu od środowiska nieożywionego. Tu także powstają różne zależności. Roślina potrzebuje światła słońca, aby wyprodukować pokarm; zwierzęta zaś wodę, aby ugasić pragnienie; grzyby potrzebują odpowiedniego podłoża; do rozsiewania nasion wielu gatunków niezbędny jest wiatr organizmy do prawidłowego rozwoju potrzebują odpowiedniej temperatury. Takie wzajemne zależności między różnymi żywymi organizmami, a także między nimi a ich środowiskiem żywym i nieożywionym wiążą je w jeden system ekosystem. Dlatego te zależności nazywane są zależnościami ekologicznymi. Reasumując, na EKOSYSTEM składa się przyroda nieożywiona oraz przyroda ożywiona. Przyroda nieożywiona to inaczej BIOTOP, natomiast wszystkie żywe organizmy razem nazywane są BIOCENOZĄ. Łąka, las, jezioro są podobnie zbudowane; elementy tego układu to środowisko nieożywione oraz żywe organizmy. Las jest funkcjonującym jako całość organizmem. Wśród organizmów leśnych wyróżniają się rośliny; są one producentami same sobie wytwarzają pokarm. W procesie fotosyntezy potrafią z wody i dwutlenku węgla wytwarzać cukry, które są podstawą wyżywienia wszystkich innych istot. Do syntezy wykorzystują światło, stąd nazwa organizmy fotosyntetyzujące. Przechwytują energię świetlną, która zostaje zmagazynowana w cukrach pod postacią energii chemicznej. Dalej rośliny przekształcają cukry w celulozę, z której zbudowane są ściany komórek roślinnych oraz w tłuszcze. Gdy wraz z wodą rośliny otrzymają związki azotu, fosforu, siarki, mogą także wytwarzać białka, które są podstawowym budulcem komórki oraz kwasy nukleinowe, w których zapisana jest informacja genetyczna komórki i organizmu. Producentami mogą być także niektóre glony, sinice i

7 bakterie foto- lub chemosyntetyzujące. Podobnie jak rośliny zielone są pierwszym ogniwem w zależnościach pokarmowych. Wśród organizmów leśnych są również konsumenci, którzy nie umieją wytwarzać, czyli produkować substancji organicznych. Są to organizmy cudzożywne; pokarm jest im potrzebny jako budulec ich własnych ciał oraz paliwo substancja, której utlenienie dostarczy energii. Wśród konsumentów istnieją organizmy roślinożerne, drapieżne, zjadające martwe szczątki oraz destruenci bakterie i grzyby. Najliczniejszą grupę roślinożernych kręgowców stanowią ssaki. Wiele gatunków korzysta wyłącznie z tego pokarmu. Zwierzęta jeleniowate: jeleń europejski (Cereus elaphus), sarna (Capreolus capreolus), daniel (Dama dama), łoś (Alces alces) zjadają trawy, zioła, mchy, pędy, korę młodych drzewek. Podobnie odżywiają się zające szaraki (Lepus europaeus) i żubry (Bison bonasus). Z kolei bobry europejskie (Castor fiber) żywią się korą i łykiem drzew liściastych. Myszy leśne (Apodemus flavicollis) oraz nornica ruda (Clethrionomys glareolus) zjadają roślinność zielną, nasiona, owoce, bulwy, cebule i kłącza. Są także ssaki spożywające zarówno pokarm roślinny, jak i zwierzęcy. Na przykład wiewiórka pospolita (Sciurus vulgaris), jeż europejski (Erinaceus europaeus) i dzik (Sus scrofa) zjadają oprócz pokarmu roślinnego bezkręgowce, lęgi ptaków i drobne ssaki. Podobnie zwierzęta drapieżne, oprócz innych zwierząt, spożywają także pokarm roślinny, na przykład borsuk (Meles meles) zjada jagody. Wśród konsumentów są gatunki wyspecjalizowane w polowaniu na owady; żywią się nimi między innymi kret europejski (Talpa europaea), ryjówka malutka (Sorex minutus) nietoperz nocek duży (Myotis myotis). Na duże kręgowce poluje wilk (Canis lapus) i ryś (Felis lynx); na mniejsze lis (Vulpes vulpes), łasica (Mustela nivalis), tchórz (Mustela putorius), wydra (Lutra lutra). Płazy i gady są mięsożercami; płazy polują głównie na bezkręgowce lub drobne wodne kręgowce; gady częściej chwytają niewielkie kręgowce. Ptaki rzadziej niż ssaki wykorzystują pokarm roślinny. Części roślin zjadają głównie zimą lub wczesną wiosną. Atrakcyjnym dla nich pokarmem są nasiona i owoce dostępne jesienią i zimą. Ptaki preferują mięsne pożywienie bezkręgowce, płazy, gady, ptaki, ryby. Większość ptaków żywi się owadami, w różnych

8 stadiach rozwojowych. Na kręgowce poluje nieliczna grupa ptaków drapieżnych i wszystkożernych. Wśród zwierząt bezkręgowych można wyróżnić konsumentów pierwszego rzędu, czyli zwierzęta roślinożerne na przykład gąsienice motyli, chrząszcze, ślimaki; drugiego rzędu, czyli zwierzęta zjadające roślinożerców na przykład mrówki i pająki; oraz konsumentów zjadających martwe szczątki na przykład larwy much. Konsumentami są także grzyby, prowadzą destrukcję, czyli niszczenie martwej materii organicznej. Różnią się jednak od zwierząt, ponieważ nie jedzą w taki sposób jak one. Grzyby wydzielają na zewnątrz enzymy, którymi rozkładają otaczające substancje. Następnie wchłaniają potrzebne im do życia produkty rozkładu. Grzyby przy rozkładzie martwej materii organicznej uwalniają, obok wody i dwutlenku węgla, także proste związki nieorganiczne zwłaszcza azotu i fosforu, które są niezbędne dla roślin. Grzybami żywią się między innymi owady, ślimaki, małe i duże ssaki. Jedną z leśnych zależności jest zależność pokarmowa. Pierwszym etapem jest fotosynteza rośliny są żywicielami wszystkich innych organizmów: zwierząt, grzybów, protistów i bakterii. Obieg pierwiastków jest możliwy dzięki spełnianiu przez poszczególne grupy organizmów określonych funkcji, wynikających ze sposobu odżywiania. Producenci i konsumenci układają się w naturalne szeregi: zjadany zjadający. Z kolei zjadający jest sam zjadany przez kolejnego zjadającego. Takie łańcuchy pokarmowe obrazują to, co się naprawdę dzieje w przyrodzie. Jednak jest to duże uproszczenie. W rzeczywistości te zależności są bardziej skomplikowane łańcuchy są powiązane między sobą w złożone sieci pokarmowe. Wynika to z faktu, że większość zwierząt nie odżywia się tylko jednym rodzajem pokarmu. W przyrodzie nie ma stałych reguł, na przykład nie wszystkie rośliny są tylko producentami. Istnieją wśród nich gatunki będące pasożytami całkowitymi, oraz półpasożytami przeprowadzają fotosyntezę, jednak z organizmu żywiciela pobierają niektóre niezbędne do życia składniki. Wśród roślin są także gatunki drapieżne, uzupełniające niedobór składników pokarmowych, zjadając owady.

9 Do niedawna za cenne były uważane gatunki rzadkie lub zagrożone wyginięciem. Współcześnie za takie są uważane wszystkie gatunki i zgrupowania gatunków. W całej przyrodzie każdy organizm jest ważny pełni jakąś istotną rolę w ekosystemie, w którym funkcjonuje. Różnorodność zapewnia przyrodzie równowagę. Układy złożone z większej liczby elementów są regulowane większą liczbą wzajemnych oddziaływań. Sprawniej reagują na zmiany środowiska. Dzięki różnorodności przyroda może przetrwać zmiany środowiska. W sytuacji gdy następuje jakaś zmiana, część organizmów i siedlisk ginie. Jednak część posiada cechy, dzięki którym jest zdolna do przetrwania zmian. To właśnie one przekazują te cechy następnym pokoleniom. Różnorodność biologiczna nie jest czymś stałym. Zmienia się i kształtuje od początków życia na Ziemi. Zawsze gatunki, lub całe ich grupy powstawały, trwały i wymierały. Przez długi czas przyczyny wymierania miały podłoże naturalne, na przykład naturalne zmiany środowiska, konkurencja. Wprawdzie człowiek zawsze przekształcał środowisko, jednak rozwój cywilizacyjno-techniczny oraz wzrost liczby ludzi na świecie pogłębiły te przekształcenia i znacznie przyśpieszyły tempo wymierania. Do głównych przyczyn należą: fizyczne niszczenie osobników i gatunków, niszczenie i fragmentacja siedlisk, zawleczone gatunki obce, degeneracja pul genetycznych gatunków. Najbardziej zagrożone są wyspy te otoczone wodą, jak i wyspy lądowe, czyli niewielkie płaty pofragmentowanego środowiska, zamieszkałe przez izolowane populacje. W takiej sytuacji ratunkiem są korytarze ekologiczne. Roślinność na zaledwie 8,5% powierzchni kraju ma charakter zbliżony do naturalnego. Ponad 33% powierzchni kraju jest całkowicie pozbawione roślinności naturalnej są to zbiorowiska antropogeniczne. Najbardziej zagrożonymi przez człowieka ekosystemami w Polsce są torfowiska wysokie i przejściowe. Przyczyną jest osuszanie, co skutkuje obniżeniem poziom wód gruntowych. Z tego samego powodu zagrożona jest roślinność solniskowa. Z kolei zagrożeniem dla lasów nadrzecznych jest regulacja rzek, a dla jezior oligotroficznych, lobeliowych eutrofizacja.

10 Człowiek ma również swój udział w zwiększaniu różnorodności biologicznej, na przykład tworząc tereny otwarte, nieleśne, łąki, krajobraz rolniczy, tereny zurbanizowane. Te obszary niejednokrotnie wymagają aktywnej ochrony, na przykład wypasania łąk, ponieważ ulegają naturalnej sukcesji. Różnorodność biologiczną zwiększają także gospodarze lasów leśnicy. Na przykład pozostawiają w lasach drzewa dziuplaste, obumierające lub martwe; stosy gałęzi i pozostałości pozrębowe. Zwiększają one różnorodność biologiczną, ponieważ są to miejsca bytowania, chronienia się lub gniazdowania ogromnej liczby gatunków. Wśród nich są takie, których cykl rozwoju związany jest z martwym drewnem, dla innych jest ono pożywieniem. Obumierające i martwe drzewa w lesie są naturalnym i ważnym składnikiem leśnego ekosystemu. Przecież w lesie naturalnym drzewa dożywają swojego wieku, na przykład sosny lat, dęby 400. Pod koniec życia, słabsze już, są atakowane przez owady i grzyby, które przyczyniają się do ich obumarcia. Natomiast w lasach użytkowanych gospodarczo drzewa są wycinane wcześniej, przed osiągnięciem biologicznego wieku życia. Gwarantuje to osiągnięcie optymalnych korzyści dla człowieka uzyskany surowiec drzewny jest najlepszej jakości. Dlatego leśnicy wyznaczają i pozostawiają w lesie pewną liczbę drzew dziuplastych oraz o małej przydatności użytkowej do ich biologicznej śmierci i naturalnego rozkładu.