Lublin, 8 lipca 2019 r.

Transkrypt

1 UNIWERSYTET MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W LUBLINIE Wydział Biologii i Biotechnologii Dr hab. Joanna Czarnecka, prof. UMCS Zakład Ekologii Wydział Biologii i Biotechnologii Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie Lublin, 8 lipca 2019 r. Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Małgorzaty Frelich pt. Ocena możliwości odtwarzania muraw kserotermicznych w wykorzystaniem metod modelowania siedlisk i glebowego banku nasion Przedstawiona do recenzji praca doktorska Pani mgr Małgorzaty Frelich została przygotowana w Katedrze Botaniki i Ochrony Przyrody Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego pod kierunkiem prof. dr hab. Barbary Tokarskiej-Guzik. Promotorem pomocniczym rozprawy był dr Andrzej Pasierbiński. Badania wykonane przez Doktorantkę były finansowane ze środków przeznaczonych na badania statutowe dla młodych naukowców oraz ze środków projektu współfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Innowacyjne podejście wspierające monitoring siedlisk przyrodniczych Natura 2000, z wykorzystaniem metod teledetekcyjnych HabitARS ; program Środowisko naturalne, rolnictwo i leśnictwo (BIOSTRATEG 2/297915/NCBR/2016). Ocena strony formalnej rozprawy Praca ma formę klasycznego manuskryptu, liczy 184 strony, jest podzielona na pięć części (Wstęp, Obiekt i teren badań, Metody, Wyniki i Dyskusja). Ponadto jest opatrzona obszernym wykazem literatury, liczącym nieco ponad 300 pozycji, 60 rycinami, 25 tabelami oraz streszczeniem w języku ul. Akademicka 19, Lublin, dziekanat: , fax: biolbiot@poczta.umcs.lublin.pl

2 polskim i angielskim. Uzupełnieniem zasadniczej treści pracy są trzy załączniki w formie elektronicznej, zawierające surowe dane zgromadzone podczas badań terenowych, obserwacji glebowego banku nasion oraz wyniki analiz właściwości fizyko-chemicznych prób gleby z poletek badawczych: Wykaz gatunków roślin naczyniowych odnotowanych na wyznaczonych poletkach badawczych, Wykaz gatunków roślin naczyniowych odnotowanych w glebowym banku nasion, Wykaz (a właściwie powinno być: Wartości ) parametrów fizyko-chemicznych gleby. Rozprawa prezentuje ogólną wiedzę teoretyczną Doktorantki w dyscyplinie nauki biologiczne oraz udowadnia, że Autorka posiada umiejętność samodzielnego prowadzenia pracy naukowej. Forma rozprawy przedstawionej do oceny jest zgodna z wymogami ustawy Prawo o szkolnictwie wyższym z dnia 20 lipca 2018 r. (art. 187). Ocena merytoryczna rozprawy Doktorantka, Pani mgr Małgorzata Frelich, postawiła sobie trzy zasadnicze cele: (i) dobór, a następnie przetestowanie skuteczności wybranych metod modelowania z wykorzystaniem powszechnie dostępnych zmiennych charakteryzujących warunki siedliskowe, dzięki czemu możliwe było sporządzenie zestawów map potencjalnych siedlisk muraw kserotermicznych w granicach terenu badań, czyli Pagórów Jaworznickich; (ii) ocenę stanu zachowania muraw na wybranych stanowiskach, zlokalizowanych za pomocą technik modelowania, do czego posłużyła analiza pokrywy roślinnej; (iii) ocenę możliwości wykorzystania zasobów glebowego banku nasion do odtworzenia (regeneracji) płatów muraw kserotermicznych. Konsekwencją tak zarysowanych problemów do rozwiązania jest wyraźny podział prezentacji uzyskanych wyników na dwie odrębne części: metodyczną, czyli opis algorytmu doboru parametrów modelowania wykonanego z wykorzystaniem zestawu pedyktorów charakteryzujących podłoże, topografię, a w konsekwencji mikroklimat, wraz z krytyczną oceną efektów modelowania i doboru zestawu zmiennych siedliskowych; ocenę naturalnego potencjału do regeneracji zbiorowisk kserotermicznych w miejscach o korzystnym zestawie warunków abiotycznych. Miarami tego potencjału były struktura

3 pokrywy roślinnej, struktura banku nasion. Co ważne, wzięto również pod uwagę szanse i zagrożenia związane ze strukturą zbiorowisk roślinnych otaczających potencjalne siedliska dla muraw. Muszę przyznać, że wybór problematyki badawczej oraz obiektu badań wydaje się z jednej strony bardzo trafny, z drugiej dosyć ryzykowny. Trafny, ponieważ murawy kserotermiczne niemal w całej Europie stanowią centra różnorodności biologicznej (w odniesieniu do roślin, ale również entomofauny), są ważnymi siedliskami priorytetowymi, chronionymi w ramach systemu Natura 2000, a ich powierzchnia od wielu lat zmniejsza się istotnie, przede wszystkim na skutek zmian sposobu gospodarowania, czyli zastępowania ekstensywnych metod na obszarach rolniczych (kwestia upraw rośliny, wypasu zwierząt, ale również stosowania nawozów sztucznych i herbicydów) metodami intensywnymi, przemian krajobrazu od mozaiki siedlisk do homogenizacji ogromnych obszarów. Ogranicza to znacząco liczbę siedlisk dostępnych dla gatunków murawowych oraz możliwości ich rozprzestrzeniania się. Te wszystkie informacje Doktorantka zawarła we Wstępie rozprawy, przywołując znaczącą liczbę prac naukowych poświęconych tej problematyce, odnoszących się zarówno do wybranego przez siebie terenu badań (Wyżyna Śląska), całej Polski oraz Europy. Znakomita większość cytowanych artykułów została opublikowana w XXI wieku, co świadczy o niesłabnącym zainteresowaniu tą problematyką. I w tym właśnie widzę ogromne ryzyko wiążące się z kolejną próbą podjęcia badań poświęconych tym zagadnieniom. Biorąc rozprawę do ręki sama zadałam sobie pytanie: co więcej można zdziałać, co nowego można wnieść do ogromnego przecież zasobu wiedzy o murawach kserotermicznych, uwarunkowaniach ich występowania, strukturze pokrywy roślinnej oraz glebowego banku nasion tych zbiorowisk? Czyż nie zbadano w tym względzie wszystkiego, lub niemal wszystkiego? Muszę przyznać, że po lekturze rozprawy doktorskiej moje wątpliwości zostały rozwiane, w tym względzie praca spełnia ona również wymóg ustawowy ( Prawo o szkolnictwie wyższym z dnia 20 lipca 2018 r. art. 187), ponieważ jej przedmiotem jest oryginalne rozwiązanie problemu naukowego. Na czym polega ta oryginalność? Oryginalnym celem nie jest z pewnością wykonanie mapy potencjalnych zbiorowisk murawowych w granicach Pagórów Jaworznickich, ponieważ mapy roślinności potencjalnej dla różnych obszarów były opracowywane i publikowane od dziesiątków lat. W pracy

4 do realizacji tego celu zastosowano jednak nowoczesne narzędzia analityczne oraz ogromny zestaw powszechnie dostępnych danych o warunkach siedliskowych (topografia i wiążący się z nią mikroklimat, warunki geologiczne), który zresztą poddano krytycznej weryfikacji. Bardzo interesującym, a może nawet najciekawszym, aspektem tej metodycznej części pracy jest próba porównania efektów modelowania w oparciu o zestaw lokalnych danych wejściowych (z Pagórów Jaworznickich) z rezulatami modelowania opartego o zestaw danych z tzw. obszaru referencyjnego. Były to dwa obszary ochrony siedlisk Natura 2000: Ostoja Środkowojurajska oraz Ostoja Olsztyńsko-Mirowska, traktowane przez Autorkę jako coś na kształt wzorca dla metra z Sévres, ale stworzonego dla zbiorowisk kserotermicznych. Doktorantka udowodniła, że do predykcji potencjalnych siedlisk muraw kserotermicznych najlepiej wykorzystywać lokalne zestawy danych, ponieważ nawet niewielkie różnice w wartościach wykorzystywanych parametrów skutkują znaczącym pogorszeniem efektów modelowania. Ponadto Autorka wyodrębniła taki zestaw zmiennych charakteryzujących warunki siedliskowe, który jest najbardziej przydatny w procesie modelowania. Analiza pokrywy roślinnej oraz glebowego banku nasion na powierzchniach badawczych założonych w granicach potencjalnych muraw, które to obszary zostały wyznaczone w pierwszej części badań, wykazała obecność licznych gatunków kserotermicznych zarówno w pokrywie roślinnej, jak i w glebowym banku. Jednak towarzyszyły im osobniki taksonów niepożądanych na murawach (Calamagrostis epigejos, Arrhenatherum elatius, Rubus caesius), a w glebowym banku dodatkowo stwierdzono znaczący udział nasion Solidago canadensis. Stąd słuszne jest stwierdzenie, podsumowujące tę część badań, że potencjał zasobów nasion w glebie jest prawdopodobnie niewystarczający, aby odbudować tego typu fitocenozy. Wykazano ponadto, że w sąsiedztwie potencjalnych płatów muraw występują zbiorowiska stanowiące źródło diaspor niepożądanych gatunków, co stanowi dodatkowy problem przy próbach restytucji muraw. Wysoką wartość merytoryczną pracy w pewnym stopniu obniżają usterki, które postaram się wymienić poniżej, licząc na to, że Autorka odniesie się do tych uwag podczas obrony. Przede wszystkich jednak warto uwzględnić je podczas przygotowywania publikacji do druku, co, mam nadzieję, nastąpi wkrótce po zakończeniu procedur administracyjnych.

5 1. Autorka nadużywa w pracy słowa eksperyment, mimo, że tak naprawdę nie przeprowadzała żadnych eksperymentów. W pierwszej części pracy poświęconej modelowaniu i ocenie efektów modelowania prowadzone są analizy w oparciu o określone zestawy danych z użyciem narzędzi numerycznych (programów komputerowych). Nieuprawnione jest również nazywanie eksperymentem obserwacji prowadzących do poznania struktury glebowego banku nasion przy użyciu metody wschodu siewek. 2. Warto konsekwentnie i poprawnie używać powszechnie przyjętych i jednoznacznie zdefiniowanych terminów ekologicznych, takich jak: siedlisko, nisza ekologiczna, gradient danego czynnika siedliskowego. Terminu siedlisko Autorka raz używa zgodnie z klasyczną definicją ekologiczną (całokształt warunków abiotycznych), a w innych miejscach pracy zgodnie z niefortunnym, moim zdaniem, wprowadzającym terminologiczny chaos, rozumieniem za Dyrektywą Siedliskową (siedlisko = zbiorowisko roślinne, strony 15, 24, 25). Jest to powszechny błąd, którego należy wystrzegać się, szczególnie w pisemnej formie wypowiedzi. Nie jest również właściwe utożsamianie niszy ekologicznej z siedliskiem (co stało się na stronie 15 pracy). Zakres warunków siedliskowych, w których występuje dany gatunek to nie gradient, ale amplituda ekologiczna tego gatunku. Wydaje mi się, że Autorka używając terminu gradient jako informacji dotyczącej poszczególnych gatunków, miała raczej na myśli ich zakresy tolerancji ekologicznej (znów strona 15). 3. Nie zgodzę się z twierdzeniem o tworzeniu trwałego glebowego banku nasion przez większość gatunków muraw kserotermicznych (str. 30). Liczne badania pokazały, że w przypadku tej grupy gatunków nie ma żadnych wyraźnych prawidłowości. Pewne gatunki tworzą trwały bank (np. turzyce Carex flacca i C. transsilvanica, czy Linum catharticum), a inne nie (gatunki z rodzin Asteraceae i Poaceae, np. Brachypodium pinnatum). Jednak dominującą strategią regeneracyjną wśród istotnych komponentów tego zbiorowiska jest raczej ekspansja wegetatywna, a nie dyspersja nasion i tworzenie trwałych banków, jak pisze Doktorantka (str. 30). 4. Nie widzę zasadności wykonywania sekwencji testów nieparametrycznych oceniających istotność różnic pomiędzy medianami wskaźnika Shanonna-Wienera obliczonego

6 dla pokrywy roślinnej i banku nasion (przypuszczam, że były to mediany, ponieważ zastosowano testy nieparametryczne, a Doktorantka nie opisała poprawnie wykresów 35-37, 43-45, z całą pewnością diagramy te nie przedstawiają rozkładów wartości). Analizy odwołują się do tego samego zestawu danych, zastosowano jedynie różne sposoby ich grupowania. Dlatego nie do końca wiadomo, jak Autorka rozumie powtórzenie oraz jakie jest uzasadnienie dla zastosowanych zmiennych grupujących z różną liczbą wariantów. Raz zmienna grupująca jest po prostu stanowiskiem (w 21 wariantach, ryc. 37 i 45), innym razem jest to grupa stanowisk o pewnych wspólnych cechach (kontrole dla Pagórów Jaworznickich, pozostałe powierzchnie w obrębie Pagórów Jaworznickich, oraz dwie kolejne ostoje jurajskie, czyli 4 warianty zmiennej grupującej, ryc. 36 i 44), w kolejnej analizie czynnikiem grupującym jest położenie powierzchni badawczej w granicach jednej z dwu różnych jednostek fizycznogeograficznych (Pagóry Jaworznickie i Wyżyna Częstochowska, czyli mamy tylko dwa warianty zmiennej grupującej, ryc. 35 i 43). Jaką wartość informacyjną niesie każda z tych odrębnych analiz? 5. Warto popracować nad czytelnością rycin i tabel. Wiele z nich zostało przeniesionych bezpośrednio z programów komputerowych do analizy danych, bez wcześniejszej niezbędnej obróbki graficznej. Ryciny 33, 34 i 42 z pewnością niosą bardzo wiele informacji, są jednak zupełnie nieczytelne z powodu swoich rozmiarów, nakładających się na siebie etykiet oraz zastosowanych skrótów nazw gatunkowych. Na ryc. 4 uwypuklono podział administracyjny regionu (granice gmin zaznaczone grubą czarną linią), do którego Autorka nie odnosi się zupełnie w dalszej części pracy. Trudno zaś odczytać informację najistotniejszą granicę mezoregionu Pagóry Jaworznickie, jako docelowego terenu badań. W przypadku sekwencji rycin tekst odnoszący się do każdej ryciny znajduje się zawsze na poprzedzającej ją stronie, co utrudnia ich odbiór i interpretację, szczególnie, że nad opisem znajduje się poprzednia rycina, która nie ma z tekstem zupełnie nic wspólnego. Wystarczyłby tu prosty zabieg właściwego podziału stron, a znacząca część pracy znacznie zyskałaby na czytelności.

7