LXI Olimpiada Biologiczna Zmienność liści klonu srebrzystego (Acer saccharinum L.) na terenie miasta Słupska Robert Kupis klasa IIB Zespół Szkół Ogólnokształcących nr 2 II Liceum Ogólnokształcące z Oddziałami Dwujęzycznymi im. Adama Mickiewicza w Słupsku ul. Adama Mickiewicza 32-34 76-200 Słupsk opiekun: mgr Iwona Andrzejewska - 0 -
STRESZCZENIE Liście klonu srebrzystego (Acer saccharinum L.),użyte do badań zostały przeze mnie zebrane na przełomie lipca i sierpnia 2011r. z terenu miasta Słupska. Materiał pomiarowy zebrałem z 17 stanowisk. Z każdego z nich po 25 losowo wybranych liści. Analizie biometrycznej poddanych zostało 7 cech: 1. długość blaszki liścia, 2. długość ogonka, 3. szerokość blaszki liścia na wysokości klap 1 i 5, 4. szerokość liścia na wysokości klap 2 i 4, 5. długość liścia, 6. stosunek długości blaszki do długości ogonka, 7. stosunek długości najszerszej części blaszki do jej długości. Podane parametry zostały porównane przy pomocy średniej arytmetycznej i harmonicznej (dla cech 6. i 7.). Dla wszystkich cech został wyliczony współczynnik zmienności V% [6]. Wykazano, że cechą najmniej zmienną jest cecha 1 (12,28%), natomiast najbardziej zmienna jest cecha 7 27,06%. Odrzucono wpływ rodzaju gleby i zanieczyszczeń na wielkość liści. WSTĘP A. saccharinum L. należy do rodziny mydleńcowatych (Sapindaceae Juss) i rodzaju klon (Acer). Występuje na terenach zalewowych, w lasach łęgowych i nad wodami [8]. Największe populacje gatunku znajdują się we wschodniej części Ameryki Północnej [10]. W Europie można go znaleźć w parkach i jako drzewo ozdobne [1]. Gatunek ma niskie wymagania glebowe rośne na glebach gliniastych, jak i piaszczystych. Wymogiem jest duża wilgotność podłoża [10]. Liście pojedyncze, 5-klapowe, są ostro piłkowane lub z małymi, ostrymi klapkami [1]. Klapy na szczycie wyciągnięte i ostre. Blaszka liścia jest głęboko dzielna, czasami sieczna. Liście z wierzchu są barwy żywo zielonej, natomiast spodnia strona pokryta włoskami o charakterystycznej srebrzystobiałej barwie. Charakteryzuje się unerwieniem dłoniastym [8]. Rozmiary blaszki liściowej wahają się od: 8-14 cm [9], [10], przez 8-15 cm [8], [3] do 8-16 cm [1] długości i ok. 5-13 cm szerokości. Liście ustawione naprzeciwlegle względem siebie. Ogonki są zazwyczaj długie i nie wydzielają soku. Kwiaty nie posiadają dysku miodnikowego, są bezpłatkowe, barwy zielonkawej lub czerwonawej. Zazwyczaj są dwupienne. Kwitną w okresie marzec kwiecień [8]. Owoce przypominają owoce klonu jaworu. Owocki są jasnobrązowe, zazwyczaj szablasto wygięte [1]. Celem badań było: określenie skali zmienności badanych cech, wykazanie podobieństw i różnic między badanymi próbami. - 1 -
MATERIAŁ I METODY Materiał do badań nad zmiennością liści klonu A. saccharinum 1 został zebrany z 17 stanowisk (1 stanowisko 1 drzewo) na terenie Słupska. Z każdego stanowiska zebrałem 25 losowo wybranych liści i zmierzyłem cechy: 1. długość blaszki liścia, 2. długość ogonka, 3. szerokość blaszki liścia na wysokości klap 1 i 5, 4. szerokość liścia na wysokości klap 2 i 4, 5. długość liścia, 6. stosunek długości blaszki do długości ogonka, 7. stosunek długości najszerszej części blaszki do jej długości. Sposób, w jaki zostały mierzone liście przedstawia rysunek 1 (Ryc. 1). Pomiarów dokonanałem na świeżym materiale, 3 przy pomocy linijki z podziałką milimetrową i 2 arkusza bloku milimetrowego. Próby badawcze zostały oznaczone na mapie Słupska przy pomocy kolorowych punktów jeden punkt jedno stanowisko (Ryc. 2). Dla cech 1-5 policzyłem średnią arytmetyczną, a dla cech 6 1 i 7 średnią harmoniczną. Prócz tego, dla 5 każdego parametru wyznaczyłem współczynnik zmienności V%. W celu zinterpretowania wyników V% użyłem skali Boguckiego [2] (Tab. 1.). 4 Ryc. 1 Liść klonu srebrzystego Acer saccharinum stanowisko 500m Ryc. 2 Fragment mapy Słupska z rozmieszczonymi stanowiskami - 2 -
Tabela 1. Skala zmienności wg Boguckiego [2] Zmienność V% Mała Umiarkowana Znaczna Duża Bardzo duża V% < 5% 6 10% 11-20 % 21 50% 50% < Do porównania badanych prób wykorzystałem metodę najbliższego sąsiedztwa. Polega ona na łączeniu jednostek systematycznych w stopniowy sposób. Graficznym przedstawieniem metody jest wykres dendrogram (ryc.3). Dokonałem oceny wieku drzew, mierząc obwód pnia, po czym wyliczyłem średnicę pierśnicę pni [4]. Następnie, korzystając z tabel, odczytałem ich wiek. Podczas pisania pracy korzystałem z programów: Microsoft Office Excel, dodatku XLSTAT i Corel Draw. WYNIKI Na podstawie przeprowadzonych pomiarów otrzymałem wyniki, które pozwalają określić zróżnicowanie danej cechy. Wartości skrajne (minimalne i maksymalne) oraz średnia dla każdej cechy, wraz ze stanowiskami, w których się pojawiły, przedstawia tabela 2. Tabela 2. Wartości minimalne, maksymalne i średnie badanych cech. Wartości cech (cechy 1-5 w cm) parametru Minimalna wartośd stanowiska Maksymalna wartośd stanowiska Średnia wartośd 1 8,60 1 19.4 11 11,75 2 6,60 16 19,9 1 11,98 3 6,50 7 18,4 1 11,44 4 4,70 9 15.9 10 9,13 5 13,80 9 19,6 11 20,9 6 0,71 15 2,35 16 1,29 7 0,92 9 1,44 1 1,05 Wyliczone współczynniki zmienności zostały zebrane i przedstawione w tabeli 3. Stanowiska znajdujące się poniżej i powyżej średniego współczynnika zmienności dla każdej cechy zebrane są w tabeli 4. - 3 -
cechy Tabela 3. Współczynniki zmienności V% w badanych próbach. Współczynnik zmienności [%] Przedział zmienności wg. Boguckiego [2] Średni współczynnik zmienności [%} Zmiennośd wg. Boguckiego [2] 1 6,22 27,34 umiarkowana duża 12,28 Znaczna 2 10,92 24,11 Znaczna duża 15,61 Znaczna 3 9,62 24,27 umiarkowana duża 16,95 Znaczna 4 8,38 28,47 umiarkowana duża 19,16 Znaczna 5 3,48 20,95 mała duża 17,48 Znaczna 6 7,62 96,62 7 5,54 151,67 umiarkowana bardzo duża umiarkowana bardzo duża 27,68 Duża 27,06 Duża Tabela 4. Stanowiska znajdujące się poniżej i powyżej średniej dla badanej cechy. cechy Stanowiska poniżej średniego współczynnika zmienności [%] Stanowiska powyżej średniego współczynnika zmienności [%] 1 1, 2, 4, 6, 7, 8, 10, 12, 14 3, 5, 9, 11, 13, 15, 16, 17 2 1, 3, 4, 5, 6, 8, 17 2, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 3 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14, 16, 17 4 2, 3, 4, 6, 11, 12, 14 1, 5, 7, 8, 9, 10, 13, 15, 16, 17 5 3, 5 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 6 3, 5 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 7 3, 5 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 Ryc. 3. Dendrogram - stanowiska ze względu na współczynnik zmienności. - 4 -
DYSKUSJA Porównując dane z literatury, dotyczące wielkości liści Acer saccharinum [1,3,8,9,10], stwierdziłem, że badane próby miały większą długość blaszki liściowej, jak i jej szerokość. Porównanie danych przedstawione zostało w tab. 5. Tabela 5. Porównanie wielkości badanych liści z danymi z literatury Dane z literatury (cm) Cecha [1] [3] [8] [9] [10] badania własne (cm) długośd blaszki liściowej 8 8 8 8 8 8,60 szerokośd blaszki liściowej (w najszerszym miejscu) 16 15 15 14 14 18,40 Jak widać w tabeli 3. wartość długości szerokości blaszki liściowej przekracza dane literaturowe, w zależności od źródła, o 2,4 4,4 cm. Badania wykazały, ze cechą najmniej zmienną, czyli najbardziej przydatną do diagnozy systematycznej jest długość blaszki liściowej (cecha 1) V% = 12,28%. Cechą najmniej przydatną do diagnozy jest cecha 6 (V%=27,56%). Najczęściej powtarzającym się stanowiskiem, charakteryzującym się wysokim współczynnikiem zmienności, jest stanowisko numer 6. Cechuje się ono największym współczynnikiem zmienności cechy 1, 2, 3, 5 i 7, przy czym materiał z próby nie osiągał skrajnych wartości w poszczególnych cechach. Stanowisko numer 5 najczęściej charakteryzowało się najmniejszym współczynnikiem zmienności cechy: 1, 4, 5 i 7. Zastanawiałem się nad czynnikiem, który warunkuje zmienność liści Acer saccharinum L.. W czasie rozważań wziąłem pod uwagę trzy czynniki: zanieczyszczenie środowiska, wiek drzew i insolację. Analizując dendrogramem pod względem insolacji, stwierdziłem, że połączenie stanowisk 3 i 5 jest słuszne. Są to samotne drzewa będące niczym nieosłonięte, oświetlane z każdej strony w ciągu dnia. Analizując wpływ zanieczyszczenia powietrza, stwierdza się, że nie ma on większego wpływu, ponieważ organy wegetatywne zostały zebrane z miejsc bardzo mało oddalonych od siebie. Zaledwie 6 prób pochodziło z innego terenu niż pozostałe. Wielkość badanych cech w tych próbach nie różniła się znacznie od pozostałych. - 5 -
Porównując wiek drzew, stwierdziłem, że najmniejsze liście zostały zebrane z najmłodszych drzew. Uzyskany wynik nie jest zaskakujący, ponieważ można było się spodziewać, że organy wegetatywne młodszych osobników, będą mniejsze. Największe liście zostały zebrane z osobników najstarszych. Analizując wyniki zauważyłem, że najdłuższe ogonki miały liście zebrane ze stanowisk, które były bardzo blisko siebie, przez co dostęp do promieni słonecznych był ograniczony. Może być to dowodem na konkurencję wewnątrzgatunkową, a czynnikiem o który zabiegają drzewa jest dostęp do promieni słonecznych, potrzebnych do procesu fotosyntezy. Można zatem stwierdzić, że duży wpływ na wielkość liści ma zagęszczenie osobników. PIŚMIENNICTWO 1. Aas G., Riedmiller A. (1999) Drzewa liściaste. Oznaczanie, rozpoznawanie, ochrona MUZA SA, Warszawa 2. Bogucki Z. (1979): Elementy statystyki dla biologów: statystyka opisowa. (Poznań) 3. http://drzewa.nk4.netmark.pl/atlas/klon/klon_srebrzysty/klon_srebrzysty.php 4. http://www.interklasa.pl/portal/index/dokumenty/interklasa/oznaczanie_wie ku_drzew.pdf?page=info&action=showdoc&oid=309261 5. Kozak J., Wilk M. (1972) Ochrona lasu Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 6. Roeske Słomka I. (1999) Podstawy statystyki Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 7. Rostafiński J., Seidl O. (1973) Przewodnik do oznaczania roślin Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 8. Senta W. Dolatowski J. (1997) Dendrologia Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 9. Sękowski B. (1971) Drzewa i krzewy, klucze do oznaczania Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne 10. Szweykowscy A., J. (1993) Słownik botaniczny Wiedza Powszechna, Warszawa 11. Tateusiewicz R, (1993) Biometria Wydawnictwo AGH, Kraków - 6 -