Pobierz wersję PDF
Transkrypt
Pobierz wersję PDF
ISSN 1895-4421 EPISTEME CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE KRAKÓW Nr 12/2011, Tom II TOM III.indd 1 3/9/12 4:48 AM EPISTEME CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE Redakcja: Zdzisław Szczepanik (red. naczelny) Katarzyna Daraż-Duda (sekretarz redakcji) Grzegorz Chajko Krzysztof Duda Rada Naukowa: Prof. dr hab. Dariusz Rott Prof. dr hab. Michał Śliwa Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz Prof. dr hab. Paweł Taranczewski Prof. dr hab. med. Jan Trąbka Prof. dr hab. Włodzimierz Sady Prof. dr hab. Hanna Kowalska-Stus Prof. dr hab. Bogdan Zemanek Prof. dr hab. Edward Dobrzański Prof. dr hab.Bogumiła Lutak-Modrinić Prof. WSIiZ, dr hab. Wiesław Alejziak Prof. Ignatianum i UJ, dr hab. Józef Bremer SJ Prof. AGH, dr hab. Mirosław Głowacki Prof. UP, dr hab. Bogusław Skowronek Ks. Prof. UPJPII, dr hab. Władysław Zuziak Okładka: Reprint z Embleme. Kunst u. Gewerbe – Land – u. Forstwirtschaft – Handel u. Industrie. Nach Aguarell von F. Wüst. Wydawca: Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme” ul. Okólna 28/87 30-669 Kraków © Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme” i Autorzy TOM III.indd 2 3/9/12 4:48 AM Drodzy Czytelnicy, Oddajemy w ręce Państwa następne numery naszego czasopisma. Obecne dwa tomy numeru 12/2011 poświęcone są naukom przyrodniczym, które zdają się właśnie święcić w Polsce coraz częściej swoje sukcesy. Dzieje się tak właśnie dzięki badaniom jakie podejmują również młodzi naukowcy, działający pod kierunkiem swoich doświadczonych kolegów. Wyniki właśnie takich badań postanowiliśmy opublikować w naszym czasopiśmie , aby przez to dać możliwość zapoznania się z nimi szerszemu spektrum odbiorców. Cieszymy się z tego, że to właśnie nasze czasopismo może publikować te wartościowe artykuły, które poddane zostały recenzji i ocenie przez wybitnych specjalistów z dyscyplin, które są im właściwe. Tego typu procedury mają za zadanie weryfikować badania ale i wzmacniać te badania, które są tego warte. Gratulujemy tym z Państwa, którzy uzyskali pozytywną recenzję i ich artykuły zostały opublikowane. Życzymy jednocześnie byśmy mogli częściej otrzymywać od nich artykuły i równie często je publikować. Zaś Państwu, czytelnikom, życzymy wielu inspiracji oraz wrażeń intelektualnych, które być może staną się natchnieniem dla nas w dalszych badaniach naukowych. Redakcja TOM III.indd 3 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 4 3/9/12 4:48 AM I. LEŚNICTWO TOM III.indd 5 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 6 3/9/12 4:48 AM Jarosław Bielan Dorota Haliniak EPISTEME 12/2011, t. II s.7-11 ISSN 1895-4421 Dynamika odłowu kornika drukarza (Ips typographus L.) do pułapek feromonowych w górskich drzewostanach świerkowych na przykładzie Nadleśnictwa Jeleśnia Dynamics of the bark beetle (Ips typographus L.) captured to pheromone traps in Norway spruce mountain forest stands, Forest District Jeleśnia Abstrakt: W latach 2005 – 2007 w drzewostanach Nadleśnictwa Jeleśnia odławiano chrząszcze Ips typographus L. do pułapek feromonowych i ewidencjonowano świerkowy posusz czynny oraz użytki przygodne. Celem badań było wykazanie związku między liczbą odławianych chrząszczy a miąższością pozyskanego posuszu czynnego i rozmiarem użytkowania przygodnego, a także wpływu wysokości położenia n.p.m. pułapek feromonowych na liczbę odławianych osobników I. typographus. W okresie badań przeciętna liczba odławianych chrząszczy do jednej pułapki w ciągu jednego dnia zwiększyła się z 32 szt. w 2005 roku do 72 szt. w 2007 roku. Równocześnie w tym czasie miąższość pozyskanego posuszu czynnego wzrosła z 7354 m3 do 40340 m3. Wykazano silną korelację między liczbą odławianych chrząszczy a miąższością pozyskanego posuszu. Stwierdzono zmniejszanie się liczby odławianych chrząszczy wraz ze wzrostem wysokości położenia n.p.m. pułapek feromonowych. Słowa kluczowe: Ips typographus, świerk, pułapki feromonowe, posusz Summary: In the 2005 – 2007 period in Norway spruce stands of The Forest District Jeleśnia, Ips typographus L. beetles were caught to pheromone traps, as well as the infested trees and damaged trees harvested during salvage cuttings were recorded. The aim of this study is to indicate the relationship between the number of beetles captured and the volume of infested trees and damaged trees harvested during salvage cuttings, and moreover the influence of the altitude of pheromone traps’ location on the number of I. typographus individuals captured. During the period of the study the average number of beetles captured in one pheromone trap per day increased from 32 individuals in 2005 to 72 individuals in 2007. Furthermore the volume of infested trees increased from 7354 m3 to 40340 m3. The strong correlation between the number of the captured beetles and the volume of infested trees was also observed. This lead to a conclusion that the number of the captured beetles decreased towards higher altitudes of pheromone traps’ location. Key words: Ips typographus, Norway spruce, pheromone traps, infested trees 7 TOM III.indd 7 3/9/12 4:48 AM Jarosław Bielan, Dorota Haliniak WStęp W osłabionych drzewostanach świerkowych kornik drukarz (Ips typographus L.) wykazuje wybitną zdolność do gwałtownego wzrostu liczebności populacji, co sprzyja jego gradacyjnemu występowaniu [Ząbecki i in. 2007, Grodzki 2009]. Ponadto I. typographus przejawia także skłonność do zasiedlania drzew uważanych potencjalnie za zdrowe [Gawęda 2004]. W lasach świerkowych stosowane są różne metody przeciwdziałania narastaniu gradacji I. typographus. Jednym ze sposobów jest wykorzystanie pułapek feromonowych, za pomocą których monitoruje się jego występowanie oraz dąży do obniżenia liczebności populacji tego szkodnika [Grodzki 1998]. Monitoring ma na celu śledzenie dynamiki sezonowej i wielosezonowej I. typographus, w celu uzyskania informacji o jego przestrzennym rozmieszczeniu [Kawka 1995, Grodzki 2007]. Umiejętność właściwego stosowania pułapek feromonowych jest niezmiernie przydatna w realizowaniu celów ochrony lasu [Gawęda 2006], ponieważ przy wysokiej populacji I. typographus możliwe jest odławianie do jednej pułapki nawet ponad 20 tys. chrząszczy w ciągu całego sezonu [Król i Bakke 1986, Gawęda 2006]. Celem niniejszej pracy jest: • Wykazanie związku między liczbą odławianych chrząszczy I. typographus do pułapek feromonowych a miąższością pozyskanego posuszu czynnego i użytków przygodnych, • Wykazanie związku między wysokością n.p.m. położenia pułapek feromonowych a liczbą odławianych chrząszczy I. typographus. MetodykA Badania były prowadzone w drzewostanach świerkowych Nadleśnictwa Jeleśnia, w których w latach 2005 – 2007 dokonywano odłowów I. typographus do pułapek feromonowych typu Theysohna. Umieszczane były one w tych samych miejscach w grupach po trzy, rzadziej cztery, sporadycznie po dwie. We wszystkich wykładanych pułapkach stosowano feromon Ipsodor W. W sumie do badań użyto 101 pułapek w roku 2005,121 w roku 2006 oraz 147 w roku 2007, które rozmieszczone były na różnych wysokościach położenia n.p.m. i na różnych wystawach stoków. Kontrolę odłowów I. typographus w pułapkach przeprowadzano w ściśle określonych terminach, zazwyczaj raz w tygodniu. Intensywność odłowu I. typographus do pułapek feromonowych w poszczególnych latach przedstawiono, wykorzystując wskaźnik średniej liczby odławianych chrząszczy do jednej pułapki w ciągu jednego dnia (W1), zgodnie z następującym wzorem: gdzie: Lch – liczba chrząszczy I. typographus odłowiona w okresie obserwacji [szt.], Lp – liczba pułapek użytych do odłowu [szt.], d – liczba dni, w których prowadzono odłowy. Zestawiono ponadto miąższość świerkowego posuszu czynnego i użytków przygodnych za okres lat 2005 – 2007. Dane odnoście miąższości pozyskiwanego posuszu czynnego i użytków przygodnych pobrano z bazy SILP Nadleśnictwa Jeleśnia. 8 TOM III.indd 8 3/9/12 4:48 AM Dynamika odłowu kornika drukarza (Ips typographus L.) do pułapek... Do wykazania wpływu wysokości położenia n.p.m. drzewostanów świerkowych na intensywność odłowów I. typographus, wyróżniono trzy strefy wysokości, w których rozmieszczone zostały pułapki feromonowe: 601 – 800 m n.p.m., 801 – 1000 m n.p.m. i powyżej 1000 m n.p.m. Wyniki Intensywność odławiania chrząszczy I. typographus do pułapek feromonowych w latach 2005 – 2007 była zróżnicowana. Największą liczbę chrząszczy w przeliczeniu na jedną pułapkę odłowiono w 2007 roku – ponad 12 tysięcy osobników. Było to ponad dwa razy więcej niż w latach poprzednich (tab. 1). Wskaźnik średniej liczby odłowionych chrząszczy do jednej pułapki w ciągu jednego dnia (W1) w kolejnych latach wykazywał podobny trend. Rok Rodzaj informacji 2005 2006 2007 Liczba odłowionych chrząszczy 491405 673360 179140 Średnia liczba chrząszczy odłowionych do jednej pułapki 4865 5565 12185 Wskaźnik średniej liczby odłowionych chrząszczy do jednej pułapki w ciągu jednego dnia W1 32 37 72 Tab. 1. Liczba odłowionych chrząszczy I. typographus [szt.] w poszczególnych latach Wraz ze wzrostem średniej dziennej liczby odławianych chrząszczy I. typographus do jednej pułapki (W1) w kolejnych latach obserwacji, następował wzrost miąższości pozyskanego posuszu czynnego (PC) z 7354 m3 w roku 2005 do 40340 m3 w roku 2007, natomiast użytki przygodne (UP) wzrosły w tym samym okresie z 52361 m3 do 67840 m3. Wynika z tego, że zmiany wartości wskaźników PC i UP w okresie lat 2005 – 2007 nie były analogiczne w stosunku do zmian wskaźnika W1. Wzrost wskaźnika W1 ponad dwukrotnie skutkował wzrostem miąższości pozyskania posuszu czynnego ponad czterokrotnie, gdy równocześnie odnotowano wzrost użytków przygodnych o 30% (tab. 2). Rok W1* [szt.] Dynamika [%] PC** [m3] Dynamika [%] UP*** [m3] Dynamika [%] 2005 32 100 7354 100 52361 100 2006 37 116 31036 422 52075 99 2007 72 225 40340 549 67840 130 Tab. 2. Relacja między liczbą odłowionych chrząszczy do jednej pułapki a miąższością pozyskanego posuszu czynnego i pozyskanych użytków przygodnych w kolejnych latach, * wskaźnik średniej liczby odłowionych chrząszczy do jednej pułapki w ciągu jednego dnia, ** miąższość pozyskanego posuszu czynnego, *** miąższość pozyskanych użytków przygodnych Badanie wpływu wysokości n.p.m. rozmieszczenia pułapek feromonowych na wielkości odłowu chrząszczy I. typographus dowiodło, że istnieje między tymi elementami zależność. Najwięcej chrząszczy średnio do jednej pułapki odłowiono do zlokalizowanych w zakresie wysokości od 601 do 800 m n.p.m., nieco mniej stwierdzono na wysokości od 801 do 1000 m n.p.m. a najniższe wartości wykazano w pułapkach umiejscowionych powyżej 1000m n.p.m. Zależność tę potwierdzają także wartości średniej liczby odłowionych chrząszczy ze wszystkich analizowanych lat (tab. 3). 9 TOM III.indd 9 3/9/12 4:48 AM Jarosław Bielan, Dorota Haliniak Rok Wysokość n.p.m. Wartość średnia 2005 2006 2007 601 – 800 m 37 44 90 68 801 – 1000 m 31 37 72 59 powyżej 1000 m 27 24 53 43 Tab. 3. Średnia dzienna liczba odławianych chrząszczy I. typographus [szt.] do jednej pułapki w zależności od wysokości n.p.m. w kolejnych latach Dyskusja Właściwie prowadzony monitoring z zastosowaniem pułapek feromonowych dostarcza bardzo cennych informacji o dynamice liczebności populacji I. typographus. Analizując wyniki badań przeprowadzonych w Nadleśnictwie Jeleśnia, można sądzić, że podwojenie wielkości odłowów w roku 2007 w stosunku do lat poprzednich, było związane z wystąpieniem w tym okresie kulminacji gradacji I. typographus, o czym także świadczy wielkość pozyskanego posuszu. Analiza dotycząca badania wpływu wielkości odłowu I. typographus do pułapek feromonowych w Nadleśnictwie Jeleśnia na nasilenie wydzielania posuszu czynnego, potwierdziła istnienie silnej zależności między tymi dwoma miernikami. Grodzki (2007) na poziomie obiektów badawczych, którymi były górskie parki narodowe, również wykazał taki związek. Niniejsze badania wykazały jednak, że dynamika odłowu I. typographus do pułapek feromonowych nie zawsze jest równoważna dynamice wydzielania się posuszu czynnego. Przyczyn tego stanu można upatrywać w oddziaływaniu skrajnych zjawisk meteorologicznych, np. suszy. Monitoring I. typographus, za pomocą pułapek feromonowych, pozwala określić jego przestrzenną charakterystykę liczebności populacji oraz wpływ np. wysokości n.p.m. na występowanie tego groźnego kambiofaga. Jak dowodzi Grodzki (1998, 2007, 2009), Sroczyński (2003) oraz Mazur i in. (2004), wraz ze wzrostem wysokości zazwyczaj maleje liczba odławianych szkodników. Badania przeprowadzone na terenie Nadleśnictwa Jeleśnia także potwierdzają tę zależność, choć anomalia meteorologiczne np. huraganowe wiatry mogą zaburzyć ogólny trend spadku liczby odławianych chrząszczy I. typographus wraz z wysokością n.p.m. Nagromadzenie drewna poklęskowego, nie zawsze wywiezionego w terminie z lasu przed rozpoczęciem rójki, sprzyja migracji chrząszczy do miejsc łatwo dostępnego żeru. Zasiedlenie złomów i wywrotów przez I. typographus, może przełożyć się na mniejszy odłów chrząszczy do pułapek umieszczonych na obszarach poklęskowych. Zdaniem Starzyka (1996), feromony przy korzystnych wiatrach górskich zwabiają chrząszcze nawet z odległości do 3 km, lecz najskuteczniej działają na odległość nie przekraczającą 100 m. Nilssen (1984) i Gries (1985) dodają, że I. typographus w sprzyjających warunkach może migrować na dużo większe odległości, nierzadko sięgające kilkunastu kilometrom. Zwalczanie I. typographus powinno zatem mieć miejsce we wszystkich zagrożonych drzewostanach świerkowych, bez względu na ich położenie n.p.m., ponieważ szkodnik ten w drzewostanach wysokogórskich nie pełni już wyłącznie roli marginalnej, polegającej na eliminowaniu drzew najsłabszych, ale powoduje zamieranie ogromnych powierzchni drzewostanów uznawanych dotąd za względnie stabilne. Literatura 10 TOM III.indd 10 3/9/12 4:48 AM Dynamika odłowu kornika drukarza (Ips typographus L.) do pułapek... Gawęda P. 2004. Agresywny drukarz. Las Polski, 5: 26 – 27. Gawęda P. 2006. Feromony a kornik drukarz. Las Polski, 15 – 16: 20 – 22. Gries G. 1985. Zur Frage der Dispersion des Buchdruckers (Ips typographus L.). Z. Ang. Ent., 99: 12 – 20. Grodzki W. 1998. Szkodniki wtórne świerka – kornik drukarz i kornik drukarczyk. Biblioteczka leśniczego (95). Wydawnictwo Świat. Warszawa. Grodzki W. 2007. Wykorzystanie pułapek feromonowych do monitoringu populacji kornika drukarza. Prace Instytutu Badawczego Leśnictwa, Rozprawy i monografie: 8. Grodzki W. 2009. Przestrzenne uwarunkowania rozwoju obecnej gradacji kornika drukarza Ips typographus (L.) w Beskidzie Śląskim i Żywieckim. Prace Komisji Nauk Rolniczych, Leśnych i Weterynaryjnych Polskiej Akademii Umiejętności, 11: 73 – 82. Kawka E. 1995. Ocena możliwości ograniczenia liczebności populacji kornika drukarza Ips typographus (L.) w drzewostanach świerkowych na przykładzie Gorczańskiego Parku Narodowego. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody, 3: 127 – 133. Król A., Bakke A. 1986. Skuteczność wabienia kornika drukarza przez tradycyjne drzewa pułapkowe oraz pułapki feromonowe. Sylwan, 12: 29 – 39. Mazur A., Łabędzki A., Raj A. 2004. Rola drukarza w lasach górskich (2). Las Polski, 6: 26 – 27. Nilssen A.C. 1984. Long – range aerial dispersal of bark beatles and bark weevils (Coleoptera, Scolytidae and Curculionidae) in northern Finland. Ann. Ent. Fenn., 50 (2): 37 – 42. Sroczyński M. 2003. I co dalej? Kornik drukarz czy PheropraxTM Ampułka? Las Polski, 4: 28 – 29. Starzyk J.R. 1996. Wykorzystanie feromonów do prognozowania i zwalczania szkodników wtórnych w lasach górskich. Sylwan, 1: 23 – 36. Ząbecki W., Kula E., Olesiak P. 2007. Succesion of Ips typographus (L.) ans Pityogenes chalcographus (L.) on Picea abies windbreaks and windfalls an a criterion of the date of wood removal from disaster areas. Ochrana lesa. Zbornik vedeckych a odbornych prac z medzinarodnej konferencie. Zvolen: Technika Univerzita vo Zvolene 2007, 11 – 18. Adres do korespondencji: Jarosław Bielan Katedra Ochrony Lasu i Klimatologii Leśnej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. 29 Listopada 46, 31 – 425 Kraków e-mail: [email protected] opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Wojciech Ząbecki 11 TOM III.indd 11 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 12 3/9/12 4:48 AM Blanka Ćwieluch Katarzyna Trętowska EPISTEME 12/2011, t. II s.13-18 ISSN 1895-4421 Ocena liczebności dzikich kopytnych na Wysoczyźnie Elbląskiej Estimating numbers of wild unqulates in Elbląg Hills Abstrakt: Ocenę liczebności dzikich kopytnych wykonano na terenie 6 obwodów łowieckich nadzorowanych przez Nadleśnictwo Elbląg, których łączna powierzchnia leśna wynosiła 10,2 tys. ha. Zastosowano metodę analizy wyników polowań zbiorowych dysponując 52 miotami pędzeń w sezonie łowieckim 2009/10. Podczas pędzeń zbierano dane dotyczące liczby obserwowanych przez myśliwych poszczególnych gatunków jeleniowatych oraz liczby odstrzelonych dzików. W sumie myśliwi zaobserwowali 36 osobników jelenia europejskiego, 80 jeleni sika, 3 daniele, 547 sarn oraz pozyskali 35 dzików. Liczbę zaobserwowanych jeleniowatych oraz liczbę pozyskanych dzików przeliczono na jeden miot i potraktowano jako zmienna niezależna. Przy pomocy równań matematycznych obliczono następnie bezwzględne zagęszczenie populacji (N/1000 ha lasu), które w równaniach było zmienną zależną. Wyniki obliczeń wskazują, iż na badanych obwodach łowieckich bytuje 409 jeleni sika, 92 osobniki jelenia europejskiego, 567 sarn i 705 dzików. W przeliczeniu na 1000 ha lasu oznacza to, że zagęszczenie poszczególnych gatunków wynosi odpowiednio 40,1; 9,0; 55,6; 69,1 osobników/1000 ha. Słowa kluczowe: liczebność dzikich kopytnych, polowania zbiorowe, bezwzględne zagęszczenie Summary: Population census of wild unqulates was carried out in 6 hunting districts located in Forest District Elbląg. Their forest area amounted to 10,2 thousand ha. Using collect hunts data including 52 drive hunts, number of wild unqulates was estimated during 2009/10 hunting season. During driver hunts number of deer seen and number of wild boar shot were registered. Number of red deer, sika deer, fallow deer and roe deer which were observed by hunters amounted to 36, 80, 3 and 547 individuals respectively. During drive hunts 35 wild boar was harvested. Number of deer seen and wild boar shat were calculated per 1 drive hunt (independent variable). Using linear reqressions formula, the absolute population density i.e (individulas per 1000 ha of forest) was calculated. Results of calculations showed that in 6 hunting districts there was 409 sika deer, 92 red deer, 567 roe deer and 705 wild boar. Population desity calculated per 1000 ha of forest amounted to 40,1 (sika deer), 9,0 (red deer), 55,6 (roe deer) and 69,1 (wild boar). Key words: number of wild unqulates, collect hunts, population census, absolute density, north-eastern Poland 13 TOM III.indd 13 3/9/12 4:48 AM Blanka Ćwieluch, Katarzyna Trętowska Wstęp Inwentaryzacja zwierząt łownych w Polsce odbywa się po zakończeniu sezonu polowań przy pomocy arbitralnych szacunków opartych na częstym przebywaniu myśliwych w obwodach łowieckich [Fruziński, 2002]. Nie są to dane zbyt wiarygodne, gdyż według rocznika statystycznego mamy obecnie do czynienia z niekontrolowanym wzrostem liczebności jeleni, sarn i dzików, których zagęszczenie przekroczyło stosowne normy zalecane przez gospodarkę łowiecką [Bobek et al., 2007; 2009]. Brak rzetelnej inwentaryzacji łosi spowodował, iż polowania na ten gatunek zostały zawieszone [Bobek et al., 2005a]. Dlatego już od dłuższego czasu trwają w naszym kraju poszukiwania wiarygodnej i taniej metody oceny liczebności zwierząt łownych. Stosowane do tej pory pędzenia powierzchni próbnych wymagają zaangażowania kilkudziesięciu osób, a ich zastosowanie ogranicza się głównie do inwentaryzacji sarn [Miłkowski, 1969]. Inną metodą jest bilansowanie liczebności zwierząt tworzących duże jednostki socjalne na dużych 400 – 500 ha powierzchniach taksacyjnych [Maruyama, 1992]. Metodę można stosować do oceny liczebności jeleni, danieli oraz dzików lecz również wymaga ona zaangażowania kilkudziesięciu osób. W ostatnich dwóch dekadach liczebność dzikich kopytnych oceniano też przy pomocy tropień na liniowych transektach [Fonseca et al., 2007; Ciepluch, 2005]. Wskaźnik zagęszczenia tropów jest w tej metodzie przetwarzany na bezwzględne zagęszczenie populacji. Do chwili obecnej omawianą metodę przetestowano w ponad 100 nadleśnictwach na obszarze około 2,5 mln lasów [Bobek et al., 2006b]. Metoda wymaga jednak odpowiednich warunków śniegowych, dobrej sieci dróg leśnych, przejezdnych w okresie zimy samochodem oraz wykonania tropień w ciągu kolejnych 5 – 10 dni. W ostatnich latach podejmuje się wysiłki przetwarzania danych uzyskanych z polowań zbiorowych na bezwzględną liczebność populacji. Próby takie są czynione w Polsce oraz na półwyspie Iberyjskim [Bobek et al., 2005; Nores et al., 2010]. Polowania zbiorowe są co roku organizowane przez myśliwych, a ocena liczebności zwierząt łownych na podstawie liczby obserwowanych i pozyskanych osobników byłyby metodą bez dodatkowych kosztów. Dlatego celem niniejszej pracy jest próba oceny liczebności populacji jeleniowatych i dzików na terenie Nadleśnictwa Elbląg na podstawie analizy wyników polowań zbiorowych na tym terenie. Teren badań, materiał i metody Lasy Nadleśnictwa Elbląg obejmują swoim zasięgiem tereny zróżnicowane krajobrazowo: Mierzeję Wiślaną z najniżej położonym punktem w Polsce (1,8 m p.p.m., Raczki Elbląskie), Żuławy Wiślane oraz Wysoczyznę Elbląską, a ich łączna powierzchnia wynosi 13 732 ha. Badania dotyczące niniejszej pracy przeprowadzone zostały w obszarze morenowej Wysoczyzny Elbląskiej, osiągającej w kulminacyjnym punkcie 197 m n.p.m. (Maślana Góra). Teren ten ukształtowany został przez ustępujący lodowiec, o czym świadczą łagodne zbocza wzniesień oraz głębokie erozyjne doliny rzeczne. Wzniesienia Elbląskie bogate są w siedliska lasów świeżych i lasów mieszanych. Rzadziej spotyka się tu lasy wilgotne i łęgi [Wasilewski i Charmier-Ciemiński, 2009]. 14 TOM III.indd 14 3/9/12 4:48 AM Ocena liczebności dzikich kopytnych na Wysoczyźnie Elbląskiej Dysponowano materiałami dotyczącymi wyników polowań zbiorowych na jelenie europejskie, jelenie sika, sarny i dziki, jakie w sezonie łowieckim 2009/2010 wykonano w obwodach łowieckich i nadzorowanych przez Nadleśnictwo Elbląg. W październiku 2009 rozdano kołom łowieckim trzy rodzaje kart dotyczących polowań zbiorowych: dla prowadzącego polowanie, prowadzącego nagankę oraz dla myśliwych biorących udział w polowaniu. Obowiązkiem prowadzącego polowanie było podanie numerów oddziałów leśnych wchodzących w skład miotu, warunków pogodowych, liczbę oddanych strzałów w poszczególnych miotach, jak również liczbę odstrzelonych zwierząt w miotach. Prowadzący nagankę podawał liczbę naganiaczy, ewentualnie liczbę psów biorących udział w pędzeniu oraz liczbę i gatunki zwierząt obserwowanych miocie. Myśliwi byli zobowiązani do podania swoich stanowisk w kolejnych miotach, liczby obserwowanych zwierząt opuszczających miot, liczby i gatunku zwierząt pozyskanych oraz liczby oddanych strzałów. W obliczeniach uwzględniono mioty, których powierzchnia była podobna 60 – 75 ha, a liczba myśliwych biorących udział w polowaniach wahała się od 12 – 15 osób. Liczba naganiaczy zamykała się w granicach 7 – 10 osób, a liczba psów nie była wyższa niż 5 osobników. Analiza otrzymanych wyników polegała na wyeliminowaniu wielokrotnych obserwacji tych samych zwierząt przez myśliwych, weryfikacji gatunków zwierząt obserwowanych przez myśliwych i nagankę (dane z naganki były włączane tylko w przypadkach kiedy dany gatunek nie był obserwowany przez myśliwych) oraz liczby zwierząt pozyskanych, przypadających na jeden miot pędzeń. Zagęszczenie populacji jelenia europejskiego, jelenia sika, saren i dzików obliczono posiłkując się wzorami regresji prostoliniowej, które wyprowadzono z danych otrzymanych w lasach nizinnych Polski południowo-zachodniej [Bobek et al., 2011]. Stosowano następujące równania: Y1,2=11,53+12,1X1,2; Y3=68,8+19,5X3; Y4 =37,9+49,3X4 Gdzie Y1,2 jest zagęszczeniem na 1000 ha lasu jelenia europejskiego (1), jelenia sika (2), a Y3 i Y4 to odpowiednio zagęszczenie sarny i dzika na 1000 ha lasu. Natomiast X1,2 to średnia liczba jelenia europejskiego (1), jelenia sika (2) obserwowanych miotach przez myśliwych (nagankę), X3 oznacza średnią liczbę saren obserwowanych miotach przez myśliwych (nagankę), a X3 jest średnia liczbą dzików pozyskanych w miotach. Obliczone zagęszczenia populacji badanych gatunków mnożono przez powierzchnie leśną wszystkich analizowanych obwodów łowieckich otrzymując liczebność populacji jelenia europejskiego, jelenia sika, sarny i dzika. Liczebność tych gatunków rozdzielono na poszczególne obwody łowieckie według tak zwanego sukcesu łowieckiego. Jako sukces łowiecki danego gatunku w obwodzie przyjęto procent pozyskanych osobników w obwodzie w stosunku do liczby wszystkich osobników tego gatunku pozyskanych w 6 obwodach łowieckich podczas sezonu 2008/2009. Wyniki Dysponowano danymi z 52 miotów polowań zbiorowych wykonanych w pięciu obwodach łowieckich. Podczas prowadzonych pędzeń myśliwi zaobserwowali 36 jeleni europejskich, 81 jeleni sika, 547 saren. Pozyskano 35 dzików. Średnio na jeden miot obserwowano 0,692 jeleni europejskich; 1,558 jeleni sika oraz 10,519 saren. Liczba odstrzelonych dzików przypadająca na jeden wykonany miot wynosiła 0,673 osobnika. Po podstawieniu tych danych do stosowanych równań regresji otrzymano zagęszczenie populacji badanych gatunków. Obliczono, iż zagęszczenie jelenia europejskiego przypadające na 1000 ha lasu wynosiło 19,9 osobników, natomiast zagęszczenie jeleni sika i sarny obliczono odpowiednio jako 30,4 i 273,9 zwierząt/1000 ha lasu. Według liczby pozyskanych dzików przypadających na jeden miot zagęszczenie populacji tego gatunku osiągnęło wartość 71,1 osobników/1000 ha lasu. 15 TOM III.indd 15 3/9/12 4:48 AM Blanka Ćwieluch, Katarzyna Trętowska Obliczone zagęszczenia pomnożono przez powierzchnię leśną wszystkich obwodów łowieckich znajdujących się na Wysoczyźnie Elbląskiej uwzględniając także powierzchnię leśną obwodu 16, z którego nie otrzymano wyników z polowań zbiorowych. Wyniki zestawione w tab. 2 wskazują, iż na powierzchni leśnej wszystkich obwodów łowieckich (10160 ha) bytowało 202 jelenie europejskie, 308 jeleni sika, 2783 saren i 772 dzików. Posługując się sukcesem łowieckim (por. metodyka prac) dane dotyczące liczebności populacji 4 badanych gatunków rozdzielono na poszczególne obwody łowieckie. Zestawienie prezentuje tab. 2. Numer obwodu Powierzchnia leśna (ha) Obserwowane przez myśliwych Liczba miotów Jeleń Jeleń europejski sika Sarna Pozyskane dziki 57 (15) 1846 4 - 33 16 3 87 (27) 2921 8 6 38 68 4 117 (39) 1034 17 2 - 153 8 85 (26) 1228 15 25 10 187 15 116 (36) 1066 8 3 - 123 5 Razem 8095 52 36 81 547 35 Tab. 1. Baza danych z polowań zbiorowych wykonanych w Nadleśnictwie Elbląg w sezonie łowieckim 2009/2010 (Wysoczyzna Elbląska). W nawiasach podano starą numerację obwodów Numer obwodu Powierzchnia leśna (ha) Jeleń europejski Jeleń sika Sarna Dzik 15 1846 14 138 180 129 16 2065 20 79 565 146 27 2921 64 80 382 86 39 1034 20 11 404 81 26 1228 56 - 561 173 36 1066 28 - 691 107 Razem 10160 202 308 2783 722 Tab. 2. Liczebność zwierzyny grubej w obwodach łowieckich Nadleśnictwa Elbląg położonych na Wysoczyźnie Elbląskich, oceniona na podstawie analizy wyników polowań zbiorowych w sezonie łowieckim 2009/2010 Dyskusja Porównanie wyników dotyczących liczebności czterech badanych gatunków z oficjalną inwentaryzacją kół łowieckich wykazuje duże rozbieżności. Według kół łowieckich liczebność jelenia europejskiego wynosiła 118 osobników, natomiast w niniejszej pracy stwierdzono, iż liczebność tego gatunku (n=202) była niemal dwukrotnie wyższa. Podobne różnice wykazano 16 TOM III.indd 16 3/9/12 4:48 AM Ocena liczebności dzikich kopytnych na Wysoczyźnie Elbląskiej dla jelenia sika. Myśliwi oszacowali liczebność jelenia sika na 209 osobników wobec 308 osobników jakie obliczono na podstawie polowań zbiorowych. Największe rozbieżności dotyczą jednak sarn. Inwentaryzacja tego gatunku przez koła łowieckie wykazała obecność 1206 osobników, a więc ponad dwukrotnie mniej niż ocena liczebności sarn jaką wykonano w niniejszej pracy (n=2783). Liczebność dzików oszacowana przez myśliwych (n=660) była bardzo zbliżona do liczebności tego gatunku jaką oceniono przy pomocy polowań zbiorowych. Cechą charakterystyczną dla badanych obwodów łowickich jest występowanie zwartej populacji jelenia sika. W ostatnich latach wypowiadane są opinie, iż gatunek ten będący obcym elementem w naszej faunie, należałoby całkowicie wyeliminować [Gizak, 2011]. Znane jest zjawisko hybrydyzacji jelenia europejskiego i jelenia sika [Bartos et al., 1991]. Jednak brak jest wiarygodnych publikacji w jakim stopniu to zjawisko występuje na Wysoczyźnie Elbląskiej. Jelenia sika obwinia się także o przenoszenie na populacje jelenia szlachetnego groźnego pasożytniczego nicienia Ashworthius sidemi Schulz, 1933, który wysysa krew ze ścian trawieńca przeżuwaczy. Jednak brak jest takich danych, dla terenów gdzie obecnie bytuje jeleń sika. Zagrożenie dla populacji jelenia szlachetnego przez jelenia sika spowodowało, iż docelowo w roku 2017 liczebność populacji planuje się zmniejszyć do 200 osobników [Wasilewski i Charmier-Ciemiński, 2009]. Metoda oceny liczebności populacji na podstawie analizy wyników polowań zbiorowych stwarza w perspektywie możliwości rzetelnej inwentaryzacji zwierzyny grubej pod warunkiem, iż wcześniej zostanie wykalibrowana zależność pomiędzy liczbą obserwowanych bądź odstrzelonych zwierząt z bezwzględnym zagęszczeniem populacji ocenionym przy pomocy innych obiektywnych metod. Zależność taka użyta w niniejszej pracy została wyskalowana w lasach nizinnych Dolnego Śląska co być może obniża dokładność uzyskanych wyników. Poprawienie dokładności metody to wykonanie takiej kalibracji dla Wysoczyzny Elbląskiej jak również branie do analizy liczby miotów proporcjonalnie do powierzchni leśnej każdego obwodu łowieckiego. Jednakże wyniki uzyskane w niniejszej pracy potwierdzają zjawisko zaniżenia przez szacunki łowieckie liczebności jeleniowatych, które wcześniej zostało udokumentowane w naszym kraju przez stosowanie innych obiektywnych metod oceny liczebności dzikich kopytnych. Literatura Bartos L. 1991. Sika red deer hybridization-recognition, consequences and present status. Pages 191-195 in N. Marugama, B. Bobek, Y. Ono, W. Regelin, L. Bartos and P. Ratcliffe (eds). Wildlife conservations, present trends and perspectives for the 21st century. Japan Wildlife Research Center. Bobek B., D. Merta, W. Frąckowiak, W. Rembacz and L. Wiśniowska. 2005a. Transforming data of drive hunts into population density of big game animals. Pages 291-292 in K. Pohlmeyer (ed.) Extended abstracts of 27th IUGB Congress. Hannover, Germany Bobek B., D. Merta, P. Sułkowski and A. Siuta. 2005b. A moose recovery plan for Poland: Main objectives and tasks. Alces 41:129-138. Bobek B., T. Mamok, J. Mikoś, W. Rembacz, A. Standio and R. Wasilewski. 2006a. Management of red deer in Poland: field data versus official hunting statistic. 17 TOM III.indd 17 3/9/12 4:48 AM Blanka Ćwieluch, Katarzyna Trętowska Bobek B., W. Fronckowiak, D. Merta, K. Szmyd-Gołba i L. Wiśniowska. 2006b. Wieloletnie łowieckie plany hodowlane. Las Polski 17:16 Pages 24-25 in L. Bartos, A. Dusek, R. Kotrba and J. Bartosova –Vichova (eds). Advances in Deer Biology. Praha 2006. Bobek B., A. Płaksej, W. Frąckowiak i D. Merta. (eds) 2007. Gospodarka łowiecka i ochrona populacji dzikich zwierząt na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych we Wrocławiu. RDLP-Wrocław. Wrocław 2007. Bobek B., J. Mikoś i R. Wasilewski. (eds) 2009. Gospodarka łowiecka i ochrona dzikich zwierząt na Pomorzu Gdańskim. Polskie Towarzystwo Leśne- Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Gdańsku. Gdańsk 2009. Bobek B., W. Frąckowiak, D. Merta, L. Orłowska i M. Wojciuch Płoskonka. 2011. Metody inwentaryzacji zwierząt łownych i chronionych. PWRiL. Warszawa (w przygotowaniu). Ciepluch Z. 2005. Jeleń w Nadleśnictwie Strzałowo. Leśny Kompleks Promocyjny „Lasy Mazurskie”. Strzałowo 2005. Fonesca C., M. Kolecki, D. Merta and B. Bobek 2007. Use of line intercept track index and plot sampling for estimating wild boar Sus scrofa (Suidae) densities in Poland. Folia Zool. 56,4: 389-398 Fruziński B. 2002. Gospodarka łowiecka. Wydawnictwo Łowiec Polski. Warszawa. Gizak D. 2011. Niepewne losy jelenia sika. Brać Łowiecka, 1: 48-51. Maruyama N. 1992. The block count method for estimating sika deer and Japanese serow population size. Pages 53-56 in B. Bobek, K. Perzanowski and W. L. Regelin (eds). Global trends in wildlife management. Proc. 18th IUGB Congress. Kraków, Poland Miłkawski L. 1969. Z doświadczeń nad inwentaryzacją grubej zwierzyny w Puszczy Białowieskiej. Łowiec Polski, 22: 4-5. Nores A., A. Segura and I. Rodrigues. 2010. Wild boar counting on drives: testing a method. Book of abstracts 8th International Symposium in Wild Boar and other Suids: 4. York, United Kingdom. Schulz, R. E. 1933. Ashworthius sidemi n. sp. (Nematoda, Trichostrongylidae) aus einem Hirsch (Pseudaxis hortulorum) des fernen Ostens. Zeitschrift für Parasitenkunde 5:735–739. Wasilewski R. i W. Charmier-Ciemiński 2009. Rozmieszczenie i liczebność oraz charakterystyka jelenia sika (Cervus nippon) w Nadleśnictwie Elbląg. Strony 63-82 [w:] B. Bobek, J. Mikoś i R. Wasilewski (eds). Gospodarka łowiecka i ochrona dzikich zwierząt na Pomorzu Gdańskim. Polskie Towarzystwo Leśne: Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Gdańsku. Gdańsk, 2009. Adres do korespondencji: Katarzyna Trętowska Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki, Instytut Biologii Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie 31-054 Kraków, ul. Podbrzezie 3 e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Bogusław Bobek 18 TOM III.indd 18 3/9/12 4:48 AM Marcin Klisz EPISTEME 12/2011, t. II s.19-24 ISSN 1895-4421 GENETYCZNE UWARUNKOWANIA RELACJI WYMIARÓW CEWEK MODRZEWIA EUROPEJSKIEGO Genetic aspects of interrelationships of tracheid properties of European larch Abstrakt: W latach 2008–2010 zrealizowano badania nad uwarunkowaniami genetycznymi zmienności struktury drewna modrzewia europejskiego rosnącego na plantacyjnej uprawie nasiennej. Badaniami objęto 188 drzew reprezentujących 8 rodów modrzewia europejskiego. W oparciu o wywierty zawierające najmłodsze słoje roczne określono średnie wartości wymiarów cewek: długość i szerokość cewek oraz grubość ściany komórkowej. Analizę wymiarów cewek przeprowadzono w Laboratorium Analiz Drewna i Włókien Drzewnych Szwedzkiego Uniwersytetu Rolniczego SLU w Umeå przy pomocy analizatora optycznego Kajaani FiberLab 3.5. Uzyskane średnie, statystyki zmienności cech oraz frekwencję w klasach długości cewek oparto na wynikach pomiaru 60094 cewek. W analizie zmienności wymiarów cewek wykorzystano pakiet statystyczny STATISTICA 8. Określono podstawowe parametry genetyczne dla analizowanych cech oraz wartości korelacji genotypowych i fenotypowych. W obliczeniach oparto się na wzorach Vright’a [1976] wykorzystując komponenty wariancyjne i kowariancyjne określone z wykorzystaniem opcji MANOVA procedury GLM SAS 9.2 Pl. Wszystkie obserwowane korelacje występujące pomiędzy wymiarami cewek miały dodatni charakter. Najwyższe wartości współczynników korelacji genotypowych zaobserwowano pomiędzy średnią długością cewki a pozostałymi cechami cewek, oraz pomiędzy długością cewki ważoną a grubością ściany komórkowej. Najsilniejsze korelacje fenotypowe i genotypowe dotyczyły zależności występującej pomiędzy długością cewki ważoną a grubością ściany komórkowej. Uzyskane wyniki zależności występujących pomiędzy wymiarami cewek modrzewia europejskiego korespondują z badaniami prowadzonymi na świerku pospolitym i Pinus taeda [Goggans 1964, Hannrup i in. 2004, Zubizarreta-Gerendiain i in. 2008]. Słowa kluczowe: korelacje genotypowe, korelacje fenotypowe, cewki, modrzew europejski Summary: The investigation on genetic parameters of wood structure of European Larch coming from seed orchard, were carried out in 2008-2010. The 188 trees used in study represented 8 plus trees of European Larch. Tracheid biometric traits: length, width and cell wall thickness was estimated based on increment cores included the youngest annual rings. Tracheids properties were measured using automatic optical fiber analyzer Kajani FiberLab 3.5 in Wood and Wood Fiber Laboratory of SLU. The average tracheid traits, statistics of tracheids variability and tracheids length distribution on progenies were based on measuring 60094 individuals. All statistical analyses were made using STATISTICA 8. Genetic parameters: narrow-sense heritability, genetic and phenotypic correlation were calculated by the formulas given by Vright [1976]. Genetic parameters were estimated based on variance components for each traits and covariance components between different traits, obtained from the MANOVA procedure of the SAS 9.2 Pl. All observed correlations between trachied traits were positive. The highest genetic correlation coefficients were found between the average tracheid length and other tracheid properties, and between weighted tracheid length and cell wall thicknes. The highest phenotypic correlation coefficients were founded were observed between weighted tracheid length and cell wall thicknes. Obtained for tracheid relations results corresponds with reported for Norway spruce and Pinus taeda [Goggans 1964, Hannrup i in. 2004, Zubizarreta-Gerendiain i in. 2008]. Key words: genetic correlations, phenotypic correlations, tracheids, European Larch. 19 TOM III.indd 19 3/9/12 4:48 AM Marcin Klisz Wstęp Zwiększone zapotrzebowanie na drewno oraz wzrastające wymagania odbiorców do jakości surowca drzewnego stawiają przed wytwórcami tego produktu trudny problem pogodzenia zwiększonej produkcji przy jednoczesnej poprawie jego jakości i jednolitości. Wymogi intensywnej produkcji o wąskiej specjalizacji jakościowej spełniają jednogatunkowe plantacje drzew leśnych o skróconym cyklu produkcyjnym i intensywnych zabiegach hodowlanych [West 2006]. Jednym z dwóch najczęściej uprawianych na plantacjach gatunków jest modrzew europejski. Skrócony cykl produkcyjny pozwala osiągnąć blisko dwukrotnie większy przeciętny przyrost roczny masy w porównaniu z pełnym cyklem produkcyjnym stosowanym w drzewostanach gospodarczych [Bodył 2009]. Szerokosłoiste drewno z plantacji charakteryzuje się mniejszą gęstością drewna dojrzałego oraz niższym udziałem drewna późnego jednocześnie nie różniąc się pod względem promieniowej zmienności długości włókien od drewna z drzewostanów gospodarczych [Fabisiak, Moliński 2003, Fabisiak i in. 2003, Fabisiak i in. 2006]. Tak zarysowane cechy drewna modrzewia pochodzącego z plantacji potwierdzają jego przydatność jako pełnowartościowego drewna średniowymiarowego. Potwierdzona badaniami prowieniencyjnymi zależność jakości drewna od pochodzenia nasion, wskazuje celowość stosowania do zakładania upraw sadzonek wyprodukowanych z nasion pochodzących z drzew matecznych oraz plantacji nasiennych [Spława-Neyman i in. 1995]. Stopień poznania zmienności oraz odziedziczalności cech struktury i zróżnicowania wymiarów cewek drewna modrzewia jest niewystarczający. Jednocześnie wyniki badań wskazują na silną kontrolę genetyczną procesów formowania się drewna [Zobel, van Buijtenen 1989]. Z tego względu poznanie roli czynników genetycznych i środowiskowych w kształtowaniu cech struktury drewna tego gatunku wydaje się być niezbędnym, aby móc skutecznie kształtować jakość produktu uzyskiwanego w z plantacji gospodarczych. Materiał i metody Analizy wymiarów cewek poprzedzone zostały maceracją w roztworze 25% H2O2 i kwasu octowego CH3COOH i rozdrobnieniem w celu uzyskania zawiesiny pojedynczych elementów anatomicznych w wodzie destylowanej [Franklin 1945]. Zawiesinę zmacerowanych cewek analizowano w trzech cyklach pomiarowych za pomocą automatycznego analizatora Kajaani Fiberlab 3.5 [Klisz 2008]. W trakcie jednego cyklu pomiarowego mierzonych było 4000 – 10000 cewek z których dla około 10% otrzymywany rejestrowany był obraz cyfrowy kształtu cewki. Wyniki pomiarów zawierały zestaw czterech charakterystyk cewek: długość cewek (DC), długość cewek ważoną długością (DCD), szerokość cewek (SC), grubość ściany komórkowej cewek (GSK), przypisanych do pojedynczego włókna oraz monochromatyczne zdjęcie cewki. Zgodnie z pracą Nilsson’a [2004] wszystkie cewki zaklasyfikowano do jednej z sześciu klas długości. Próby drewna w formie wywiertów o średnicy 5 mm charakteryzują się dużym udziałem elementów uciętych w trakcie pobierania próby. Znaczny udział cewek uciętych wpływa na wiarygodność wyników analiz cech cewek opartych na takim typie prób [Bergqvist i in. 1997]. Z tego względu w dalszych analizach pominięto wartości charakterystyk cewek dla klas pierwszej i drugiej obejmujące cewki długości do 0,45 mm. Dla wszystkich cech wymiarów cewek obliczono, przy użyciu metody REML, komponenty wariancji dla: rodów, oraz dla błędu wykorzystując procedurę VARCOMP SAS 9.2 Pl [SAS Institute Inc. 2004]. W oparciu o komponenty wariancji obliczono odziedziczalność rodową według wzoru podanego przez Vright’a [1976]: 20 TOM III.indd 20 3/9/12 4:48 AM Genetyczne uwarunkowania relacji wymiarów cewek modrzewia europejskiego hR2 = σR2/[σE2/n + σR2] n = [(Σsi – Σsi2)/Σsi]/(R-1) gdzie: σR2 – komponent wariancji rodowej, σE2 – komponent wariancji dla błędu, n – średnia liczba drzew w rodzie [Becker 1984], si – liczba drzew w i-tym rodzie, R – liczba rodów W oparciu o zmodyfikowane wzory podane w pracy Falconer’a [1994] obliczono odziedziczalność indywidualną dla każdej z cech wymiarów cewek: hi2 = 4σR2/(σR2 + σE2) Dla odziedziczalności indywidualnej obliczono błąd standardowy wykorzystując wzór podany w pracy Vright’a: σhi2 = [[1 – (hi2/4)][1 + (n – 1)(hi2/4)]]/[(n – 1)(R – 1)]1/2 Dla wszystkich kombinacji cech wymiarów cewek obliczono komponenty wariancyjne i kowariancyjne dla par cech wykorzystując opcję MANOVA procedury GLM SAS 9.2 Pl [SAS Institute Inc. 2004]. W oparciu o komponenty wariancyjne i kowariancyjne obliczono korelacje genotypowe i fenotypowe dla par cech stosując wzory podane przez Vright’a [1976]: Korelacja fenotypowa rPxy = (CovGxy + CovExy)/[(σGx2 + σEx2)(σGy2 + σEy2)]1/2 Korelacja genotypowa rGxy = CovGxy/(σGx2 σGy2)1/2 gdzie: σGx2 – komponent wariancji rodowej dla cechy x, σEx2 – komponent wariancji dla błędu dla cechy x, CovGxy – komponent kowariancji rodowej dla pary cech x, y, CovExy – komponent kowariancji dla błędu dla pary cech x, y. Wyniki Odziedziczalność rodowa wymiarów cewek osiąga wysokie wartości w zakresie 0,77 – 0,87. Najwyższe wartości odziedziczalności osiągają obie cechy opisujące długość cewek: długość cewki (DC), długość cewki ważona (DCD) (odpowiednio: 0,86 i 0,87). Nieco niższe wartości odziedziczalności rodowej osiągają szerokość cewki (SC) i grubość ściany komórkowej cewki (GSK) (odpowiednio: 0,77 i 0,81). Odziedziczalność indywidualna wymiarów cewek osiąga wartości w szerokim zakresie 0,51 – 0,90. Najwyższe wartości odziedziczalności indywidualnej zaobserwowano dla obu charakterystyk opisujących długość cewek długość cewki (DC), długość cewki ważona (DCD) (odpowiednio: 0,85 i 0,90). Natomiast szerokość cewki (SC) i grubość ściany 21 TOM III.indd 21 3/9/12 4:48 AM Marcin Klisz komórkowej cewki (GSK) osiągają znacząco niższe wartości odziedziczalności indywidualnej (odpowiednio: 0,51 i 0,61). Błąd oszacowania odziedziczalności indywidualnej przyjmuje niskie wartości 0,02 – 0,03. Wszystkie obserwowane korelacje występujące pomiędzy cechami wymiarów cewek miały dodatni charakter. Najwyższe wartości korelacji genotypowych dotyczyły zależności występujących pomiędzy średnią długością cewki a pozostałymi cechami cewek, oraz pomiędzy długością cewki ważoną (DCD) a grubością ściany komórkowej (GSK) – 0,95. Pozostałe korelacje genotypowe również miały silny, pozytywny charakter. Korelacje fenotypowe przyjmowały wartości z szerokiego zakresu 0,35 – 0,96. Podobnie jak w przypadku korelacji genotypowych najsilniejszą jest korelacja pomiędzy długością cewki ważoną (DCD) a grubością ściany komórkowej (GSK) – 0,96. Do silnych korelacji można również zaliczyć korelacje pomiędzy długością cewki (DC) a szerokością cewki (SC) oraz grubością ściany komórkowej (GSK) (odpowiednio: 0,74 i 0,67). Pozostałe korelacje fenotypowe mają umiarkowany charakter. Dyskusja Analizowane cechy cewek: średnia długość cewki, długość cewki ważona, szerokość cewki i grubość ściany komórkowej cewki osiągają wysokie wartości odziedziczalności rodowej (odpowiednio: 0,86; 0,87; 0,77 i 0,81). Zbliżone wartości odziedziczalności długości cewki, szerokości cewki i grubości ściany komórkowej cewki otrzymał Goggans [1964] dla 7-letnich drzew Pinus taeda (odpowiednio: drewno wczesne: 0,97; 0,59; 0,84; drewno późne: 0,54; 0,76; 0,13). Zwraca uwagę wyjątkowo niska wartość odziedziczalności podwójnej grubości ściany komórkowej cewki drewna późnego, można to tłumaczyć niejednorodnością cewek drewna młodocianego. Nieco niższe wartości odziedziczalności rodowej długości cewki (0,60) otrzymali Burdon i Low [1992] dla różnych proweniencji Pinus radiata z Nowej Zelandii. Równie wysokie wartości odziedziczalności indywidualnej uzyskano dla średniej długości cewki i długości cewki ważonej (odpowiednio: 0,85 i 0,90) przy stosunkowo niskiej wartości błędu oszacowania tych parametrów (odpowiednio: 0,03 i 0,03). Odziedziczalność indywidualna szerokości cewki i grubości ściany komórkowej cewki kształtuje się na umiarkowanym poziomie (odpowiednio: 0,51 i 0,61). Znacząco niższe wartości odziedziczalności długości cewki (0,47) osiągnęli dla rodów sosny zwyczajnej Hannrup i Wilhelmsson [1997] a dla pół-rodów sosny zwyczajnej (0,30) Ericsson i Fries [2004]. Ericsson i Fries [2004] otrzymali podobne wyniki dla odziedziczalności szerokości cewki (0,31). Porównywalnie niskie wartości odziedziczalności długości cewek uzyskanych z drewna młodocianego (0,31) i dojrzałego (0,48) pół-rodów sosny zwyczajnej otrzymali Hannrup i Ekberg [1998]. Zbliżone wartości odziedziczalności indywidualnej długości i szerokości cewki oraz grubości ściany komórkowej cewki otrzymali dla klonów świerka pospolitego Hannrup i inni [2004] (odpowiednio: 0,29; 0,25 i 0,43). Wyjątkowo niskie wartości odziedziczalności rodowej i indywidualnej długości cewek Pinus taeda otrzymali dla cewek drewna młodocianego i dojrzałego Loo i inni [1984] (odpowiednio: 0,32 i 0,00; 0,15 i 0,00). Związane może to być z wysokim błędem oszacowania parametrów genetycznych oraz nieliczną próbą na podstawie której oszacowano odziedziczalność (około 30 cewek z próby). Zarówno korelacje genotypowe i jak i fenotypowe występujące pomiędzy cechami cewek mają pozytywny, umiarkowany bądź silny charakter. Korelacje genotypowe pomiędzy średnią długością cewki a długością cewki ważoną, szerokością cewki oraz grubością ściany komórkowej cewki osiągają bardzo wysokie wartości (odpowiednio: 0,88; 0,90 22 TOM III.indd 22 3/9/12 4:48 AM Genetyczne uwarunkowania relacji wymiarów cewek modrzewia europejskiego i 0,89). Podobnie wysokie wartości korelacji genotypowych pomiędzy długością ważoną i szerokością cewki zaobserwowali Hannrup i inni [2004] u klonów świerka pospolitego (0,83). Najwyższą wartość współczynnika korelacji genotypowej zanotowano u modrzewia europejskiego dla długości ważonej cewki i grubości ściany komórkowej cewki (0,95). Dla tej samej pary cech zanotowano najwyższą wartość korelacji fenotypowej (0,96). Przeciwstawne wyniki uzyskano we wspomnianych badaniach Hannrupa i innych nad klonami świerka pospolitego (-0,53). Korelacje fenotypowe pomiędzy średnią długością cewki a szerokością cewki i grubością ściany komórkowej cewki osiągają u modrzewia, względnie wysokie wartości (odpowiednio: 0,74 i 0,67). Wyniki te korespondują z uzyskanymi przez ZubizarretaGerendiain’a i innych [2008] dla świerka pospolitego, gdzie korelacja fenotypowa długości cewki z jej szerokością wynosiła 0,64. Podobne wyniki korelacji fenotypowych szerokości cewki i grubości ściany komórkowej cewki (0,68) uzyskał dla Pinus taeda Goggans [1964]. Zaskakujące wyniki korelacji genotypowych i fenotypowych pomiędzy długością i szerokością cewki uzyskali Ericsson i Fries [2004] dla sosny zwyczajnej (odpowiednio: -0,72 i 0,22). Znaczącym dla tych wyników jest stosunkowo duży błąd oszacowania współczynników korelacji (odpowiednio: 0,20 i 0,10). Wnioski • Wysoka odziedziczalność wymiarów cewek w szczególności ich długości oraz stosunkowo wysoka zmienność [CV] tej cechy daje możliwości jej poprawy na drodze selekcji. • Ze względu na silną dodatnią korelację genotypową długości ważonej cewki z grubością ściany komórkowej można oczekiwać podobnego efektu selekcyjnego w stosunku do długości cewek i gęstości drewna. • Uzyskane wyniki oraz wykazane w wielu badaniach silne korelacje właściwości papieru z długością cewek/włókien uzasadniają włączenie długości cewek do programów selekcyjnych zmierzających do uzyskania najlepszych genotypów dla plantacyjnej produkcji surowca przeznaczonego dla przemysłu celulozowego. Literatura Becker W. A. 1984. Manual of quantitative genetics, 4th edn. Academic Enterprises, Pullman, Washington. Bergqvist G., Bergsten U.,Ahlqvist B. 1997. Effect of radial increment core diameter on tracheid length measurement in Norway spruce. Wood Sci Tech 31:241 – 250. Bodył M. 2009. Drewno spoza lasu. Głos Lasu, 12, 10-12. Burdon R. D., Low C. B. 1992. Genetic survey of Pinus radiata. 6: Wood properties: variation, heritabilities, and interrelationships with other traits. New Zealand Jour. For. Sci. 22, 228-245. Ericsson T., Fries A. 2004 Genetic analysis of fibre size in full-sib Pinus sylvestris L. progeny test. Scand. Jour. For. Res. 19, 7-13. Fabisiak E., Moliński W. 2003. Macro- and microstrcture of larch wood (Larix decidua Mill.) from plantation culture. Ann. Warsaw Agricult. Univ. – SGGW, For and Wood Technology. 53, 96 – 101. 23 TOM III.indd 23 3/9/12 4:48 AM Marcin Klisz Fabisiak E., Drogoszewski B., Kocjan H., Marcinkowska A., Moliński W., Roszyk E. 2003. Selected physical properties of larch wood (Larix decidua Mill.) from plantation. Ann. Warsaw Agricult. Univ. – SGGW, For and Wood Technology. 53, 90 – 95. Fabisiak E., Kocjan H., Moliński W. 2006. Acomparative study of larch wood (Larix decidua Mill.) from managed stand and plantations culture. Ann. Warsaw Agricult. Univ. – SGGW, For and Wood Technology. 58, 299 – 306. Falconer D. S., Mackay T. F. C. 1994 Introduction to quantitative genetics. Longman, Franklin G. L. 1945 Preparation of thin sections of synthetic resins and wood-resin composites, and a new macerating method for Wood. Nature, 3924(13), 51. Goggans J. F. 1964 Correlation and heritability of certain wood properties in Loblolly pine (Pinus taeda L.). Tappi Journal, 47(6), 318-322. Hannrup B., Ekberg I. 1998. Age-age correlations for tracheid length and wood density in Pinus sylvestris. Can. Jour. For. Res., 28, 1373-1379. Hannrup B., Wilhelmsson L. 1997. Genetic parameter estimates of wood density and tracheid length of Pinus sylvestris. In: Timber management toward wood quality and end-product value. CTIA/ IUFRO International Wood Quality Workshop, Quebec, Canada, IX-15. Hannrup B., Cahalan C., Chantre G., Grabner M., Karlsson B., Le Bayon I., Jones G. L., Müller U., Pereira H., Rodrigues J. C., Rosner S., Rozenberg P., Wilhelmsson L., Wimmer R. 2004. Genetic parameters of growth and wood quality traits in Picea abies. Scan. Jour. For. Res. 19, 14-29. Klisz M. 2008. Automatyczna metoda określania rozkładu parametrów cewek i włókien w oparciu o nie destrukcyjne metody pobierania prób z drzew. Leśne Prace Badawcze, 3(69): 270-273. Loo J. A., Tauer C. G., van Buijtenen J. P. 1984. Juvenile-mature relationships and heritability estimates of several traits in Loblolly pine (Pinus taeda). Can. Jour. For. Res., 14, 822-825. Nilsson O. 2004. Fibre length variation in Norway Spruce (Picea abies) and Scots pine (Pinus sylvestris). Institutionen för skogsskötsel. Sveriges lantbruksuniversitet, Umeå, 1-16. SAS Institute Inc. 2004. SAS/STAT User’s guide, version 9.2, SAS Istitute, Cary NC online. Vright J. W. 1976. Introduction to forest genetics. Academic Pres, New York San Francisco London. Spława-Neyman S., Pazdrowski W., Małecki S., Owczarzak Z. 1995. Budowa i właściwości drewna modrzewia europejskiego (Larix decidua Mill.) a prowieniencja nasion użytych do wychodowania drzew. Prace Technologii Drewna, 14, 65-72. West P. W. 2006. Growing plantation forest. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-N. York. Zobel J. B., Jett B. J. 1995. Genetics of wood production. Springer-Verlag, N. York-Berlin. Zubizarreta-Gerendiain A., Peltola H., Pulkkinen R., Jaatinen R., Pappinen A. 2008. Differences in fibre properties in cloned Norway spruce (Picea abies). Can. Jour. For. Res., 38, 1071-1082. Adres do korespondencji: Marcin Klisz Instytut Badawczy Leśnictwa, Sękocin Stary ul. Braci Leśnej 3, 05-090 Raszyn [email protected] Opiekun naukowy: prof. dr hab. Stefan Zajączkowski 24 TOM III.indd 24 3/9/12 4:48 AM Alicja Kocioła Monika Juda EPISTEME 12/2011, t. II s.25-31 ISSN 1895-4421 PROCESY ODNOWIENIOWE W DRZEWOSTANACH BUKOWYCH UROCZYSKA GRELE W ROZTOCZAŃSKIM PARKU NARODOWYM Regeneration processes in beech stand Uroczyska Grele in Roztoczanski National Park Abstrakt: Celem pracy była ocena intensywności i struktury procesów odnowieniowych w wielogatunkowych drzewostanach bukowych wzrastających w Uroczysku Grele w Roztoczańskim Parku Narodowym. Badania przeprowadzone zostały w 2006 roku na 77 kontrolnych kołowych powierzchniach próbnych rozmieszczonych w siatce kwadratów o boku 100 metrów, założonej w ramach statystyczno-matematycznego systemu inwentaryzacji i kontroli lasu w 1996 roku. W rezultacie wykonanych badań stwierdzono, iż pomimo spadku liczebności podrostu w okresie kontrolnym 19962006 o 38%, wielogatunkowe drzewostany bukowe w Uroczysku Grele charakteryzowały się dużą intensywnością odnowienia. Średnia liczba podrostu wynosiła 4416 szt.·ha-1. Średni procent pokrycia powierzchni przez nalot wynosił 11% Słowa kluczowe: odnowienie, podrost, nalot, buczyna, kontrolne kołowe powierzchnie próbne Summary: The aim of this research was an evaluation of the intensity and structure of the regeneration processes in multispecies beech stand growing in Uroczysko Grele in Roztoczanski National Park. The research was carried out in 2006 on 77 control circular sample plots situated in a squares` web of a 100m long side, set up in 1996 as a part of statistical – mathematical system of the forest cataloguing and controlling. As a result of the executed research it was established that in spite of the decline of the number of undercrop in the trial period 1996 – 2006 by 38%, the multispecies beech stand in Uroczysko Grele were characterized by a large intensity of its regeneration. The average number of undercrop amounted 4416 per ha. The average percent of the surface coverage by the seedlings amounted 11%. Key words: regeneration, undercrop, seedlings, beech stands, control circular sample plots 25 TOM III.indd 25 3/9/12 4:48 AM Alicja Kocioła, Monika Juda Wstęp Roztocze stanowi obszar, gdzie pokrywają się zasięgi ważnych gatunków lasotwórczych, do których należą przede wszystkim jodła i buk. O kondycji i naturalnym rozwoju gatunków, wzrastających na granicy zasięgu występowania, wnioskować można między innymi na podstawie procesów odnowieniowych. To jak przebiegają przekłada się bowiem na postać, stabilność oraz kierunek rozwoju drzewostanów, których są składnikami. Celem pracy była ocena intensywności i struktury procesów odnowieniowych wielogatunkowych drzewostanów bukowych wzrastających w Uroczysku Grele w Roztoczańskim Parku Narodowym. Miejsce badań i metodyka Badania wykonano w Uroczysku Grele w Roztoczańskim Parku Narodowym w 2006r. [Juda 2007], [Kocioła 2007]. Uzyskane wyniki zestawiono oraz porównano z wynikami badań przeprowadzonych w tym obiekcie w1996 r. Drzewostany Uroczyska Grele podlegają ochronie zachowawczej. Badania wykonano na obszarze 79,34 ha w drzewostanach wzrastających na siedlisku lasu wyżynnego (wariant świeży) z buczyną karpacką (wariant typowy) i wyżynnego jodłowego boru mieszanego [Roztoczański Park Narodowy. Plan Ochrony Ekosystemów Leśnych 2001]. Drzewostany zakwalifikowano jako wielogatunkową buczynę w terminalnej fazie rozwoju na podstawie kryteriów opracowanych wcześniej dla Bieszczadzkiego Parku Narodowego [Przybylska, Kucharzyk 1999]. Ocenę intensywności procesów odnowieniowych przeprowadzono, na podstawie pomiarów wykonanych w statystyczno-matematycznym systemie inwentaryzacji i kontroli lasu, na powierzchniach próbnych rozłożonych w siatce kwadratów o boku 100 m [Rutkowski 1989]. Każdą powierzchnię próbną stanowią dwa współśrodkowe koła o powierzchni 0,04 ha i 0,01 ha. Łącznie do analizy wykorzystano wyniki pomiarów z 77 powierzchni próbnych. Na każdej kołowej powierzchni próbnej notowano i mierzono elementy zgodnie z założeniami metody [Rutkowski 1989]. Dla podrostu określano liczbę i skład gatunkowy na mniejszym kole (0,01ha) z podziałem na trzy klasy wysokościowo-grubościowe: •• I klasa – podrost o wysokości od 0,5 do 1,3 m, •• II klasa – podrost o wysokości powyżej 1,3 m i pierśnicy od 1 do 3 cm, •• III klasa – podrost o wysokości powyżej 1,3 m i pierśnicy od 4 do 6 cm; Nalot oceniono szacunkowo na podstawie procentu pokrycia powierzchni na większym kole z podaniem udziału poszczególnych gatunków [Przybylska i in. 2006] W wyniku prac kameralnych wykonano szereg zestawień tj.: składu gatunkowego podrostu i nalotu, średnią liczbę podrostu w szt.ha-1, średni procent pokrycia przez nalot. Określono również podstawowe parametry piętra drzewostanu, oraz obliczono macierz współczynników korelacji pomiędzy jego cechami a własnościami podrostu i nalotu. 26 TOM III.indd 26 3/9/12 4:48 AM Procesy odnowieniowe w drzewostanach bukowych uroczyska... Wyniki i dyskusja Przeprowadzona inwentaryzacja wykazała, że piętro drzewostanu wielogatunkowej buczyny w terminalnej fazie rozwoju w Uroczysku Grele było zróżnicowane pod względem gatunkowym. Według liczby drzew skład gatunkowy drzewostanu przedstawiał się następująco: 57% buk zwyczajny, 18% grab pospolity, 11% jodła pospolita, 10% klon jawor, 4% inne (klon zwyczajny, sosna zwyczajna, wiąz pospolity, brzoza brodawkowata i dąb szypułkowy). Według miąższości drzew skład gatunkowy był następujący: 68% buk, 12% jodła, 8% grab, 8% jawor, 4% inne. Zasobność drzewostanów była stosunkowo wysoka i wyniosła 427,3 m3∙ha-1. Średnia liczba drzew wynosiła 341 szt.∙ha-1 (tab. 1). W ciągu dziesięcioletniego okresu kontrolnego zarówno zasobność drzewostanów, jak i liczba drzew wzrosły (tab. 1) cecha gatunek Bk Jd Gb Jw. Kl So Wz Brz Db Razem Liczba drzew w 1996 r. [szt.·ha-1] 166 35 58 21 12 1 1 + 1 295 Liczba drzew w 2006 r. [szt.·ha-1] 195 37 62 34 11 1 + + 1 341 Zmiana liczby drzew 29 2 4 13 -1 0 -1 + 0 46 Miąższość drzew 268,6 45,8 w 1996 r. [m3·ha-1] 32,5 28,6 5,5 2,9 1,6 0,5 0,4 386,4 Miąższość drzew 293,3 50,9 w 2006 r. [m3·ha-1] 35,7 35,2 7,0 3,0 2,0 0,6 0,6 427,3 Zmiana miąższości drzew 3,2 6,6 1,5 0,1 0,4 0,1 0,2 41,9 w okresie 19962006 [szt.·ha-1] 24,7 5,1 w okresie 19962006 [m3·ha-1] Tab. 1 Porównanie liczby i miąższości poszczególnych gatunków drzew w wielogatunkowej buczynie na początku i na końcu okresu kontrolnego. Bk – Fagus sylvatica, Jd – Abies alba, Gb – Carpinus betulus, Jw. – Acer pseudoplatanus, Kl – Acer platanoides, So – Pinus sylvestris, Wz – Ulmus minor, Brz – Betula pendula, Db – Quercus robur; + - mniej niż 1 szt.·haTab. 1 The comparison of the number and volume of particular tree species in multispecies beech stand at the beginning and the end of the trial period; + - less then 1 tree per ha 27 TOM III.indd 27 3/9/12 4:48 AM Alicja Kocioła, Monika Juda Ryc. 1 Rozkład drzew w stopniach grubości w wielogatunkowej buczynie w Uroczysku Grele w Roztoczańskim Parku Narodowym w 2006 roku Print. 1 The distribution of the trees in diameter classes in multispecies beech stand in Uroczysko Grele in Roztoczanski National Park in 2006 Drzewostany bukowe w Uroczysku Grele charakteryzowały się rozkładem drzew charakterystycznym dla drzewostanów różnowiekowych. Przeciętna pierśnica w drzewostanie wynosiła 29 cm (ryc. 1). Badane drzewostany charakteryzowały się zwykle luźnym (37,7% powierzchni próbnych) lub umiarkowanym zwarciem (35% powierzchni próbnych). Zwarcie przerywane wystąpiło na 19,5% powierzchni próbnych a pełne na 7,8%. Przeważającą formą typu lasu było Nudum i występowało ono na 43% powierzchni próbnych. Stosunkowo często stwierdzano również formę typu lasu Galium (9%) i Rubus (8%). Inne formy natomiast występowały pojedynczo. Podrost w wielogatunkowej buczynie w Uroczysku Grele charakteryzował się stosunkowo dużą liczebnością, która przeciętnie wynosiła 4416 szt.·ha-1 i występował nieregularnie na powierzchniach próbnych (ryc. 2). Duża zmienność liczebności podrostów wskazuje na formę zmieszania typu grupowoskupiskowego, charakteryzującą się występowaniem osobników w dużych skupieniach, które następnie łączą się w grupy [Sugiero 2005]. W składzie gatunkowym podrostu zdecydowanie dominował buk (74%) (ryc. 3). Spośród siedmiu stwierdzonych gatunków wyraźny udział posiadały również grab (10,9%) i jawor (10,3%). Pozostałe gatunki występowały pojedynczo lub sporadycznie: klon 4,4%, jodła 0,2%, wiąz 0,1% i jarząb 0,1%. Najwięcej podrostu znajdowało się w I klasie wymiarowej (46,7%), najmniej w trzeciej (13,7%) (ryc. 3). W ciągu dziesięcioletniego okresu kontrolnego (1996-2006) w analizowanych drzewostanach bukowych nastąpił wyraźny spadek liczebności podrostu. Podczas inwentaryzacji w roku 2006 liczba podrostu była niższa o 2709 szt.∙ha-1, tj. o 38% (tab. 2). Przyczyną tego był przede wszystkim wzrost liczebności drzew, który spowodował zwiększenie zwarcia poszczególnych warstw drzewostanu (tab. 3). Szczególnie wzrost buka wpływał na pogorszenie się warunków odnowieniowych. Zmiana warunków świetlnych spowodowała zmniejszenie liczby podrostu jaworowego o ponad 80% oraz zubożenie składu gatunkowego głównie o gatunki o charakterze przejściowym. Zmiany liczebności podrostu w okresie kontrolnym były statystycznie istotne na poziomie 0,05 (test znaków Wilcoxona: p=0,00019). 28 TOM III.indd 28 3/9/12 4:48 AM 50% 60 40% 50 30% Udział [%] Udział powierzchni próbnych [%] Procesy odnowieniowe w drzewostanach bukowych uroczyska... 20% I II III 40 30 20 10% 10 0% 0 0-20 21-4041-6061-80 81- 101- 121- 141- 161- 181- 201- 221100 120 140 160 180 200 220 240 Jd Bk Zakres liczebności podrostu [szt.∙ar-1 ] Kl Jw. Jrz Wz Gatunek Ryc. 3 Rozkład podrostu w klasach grubościowo-wysokościowych w wielogatunkowej buczynie. Print. 3 The distribution of the undercrop in thickness-height classes in multispecies beech stand. Ryc. 2 Rozkład powierzchni próbnych ze względu na liczbę podrostu w wielogatunkowej buczynie. Print 2 The distribution of the sample plots according to the number of undercrop in multispecies beech stand. Cecha Gb Jd Bk Gb Kl Jw. Jrz Wz Inne Razem - 3553 1022 331 2219 - - - 7125 Udział podrostu w 1996 [%] 0,4 49,1 14,1 4,6 30,6 - - 1,2 100 Średnia liczba podrostu w 2006 [szt.∙ha-1] 10 3270 481 195 453 4 3 - 4416 Udział w 2006 [%] 0,2 74,0 10,9 4,4 10,3 0,1 0,1 - 100 Zmiana średniej liczby podrostu w okresie 19962006 [szt.∙ha-1] + -283 -541 -136 -1766 + + + -2709 Zmiana udziału w okresie 1996-2006 [%] + 24,9 -3,2 -0,2 -20,3 + + + 1,2 Średnia liczba podrostu w 1996 [szt.∙ha-1] Tab. 2. Zmiana liczebności i składu gatunkowego podrostu w wielogatunkowej buczynie w Uroczysku Grele w okresie kontrolnym 1996-2006. Tab. 2 The change of the number and species composition of the undercrop in multispecies beech stand in Uroczysko Grele in the trial period 1996 - 2006. 29 TOM III.indd 29 3/9/12 4:48 AM Alicja Kocioła, Monika Juda Średni procent pokrycia powierzchni przez nalot w analizowanych drzewostanach był niewielki i wynosił 11,05%. Najczęściej (ok. 45%) pokrywał powierzchnię w stopniu nieprzekraczającym 5%. W ok. 28% powierzchni próbnych jego intensywność kształtowała się w zakresie od 6 do 10%. Niewielką intensywność występowania nalotu, stwierdzono również w innych obiektach Roztoczańskiego parku Narodowego. W Uroczysku Obrocz wynosiła ona około 6% [Fert 2007]. Cecha drzewostanu Podrost [szt.] Nalot [%] Współczynnik korelacji (r) Liczba drzew na powierzchni próbnej w 1996 roku -0,3973 -0,0649 Liczba buka na powierzchni próbnej w 1996 roku -0,1074 0,1731 Liczba drzew na powierzchni próbnej w 2006 roku -0,3197 0,0859 Liczba buka na powierzchni próbnej w 2006 roku 0,1031 0,0438 -0,1117 0,1688 0,1219 0,2794 Liczba dorostów bukowych na powierzchni próbnej w r. 2006 Zwarcie drzewostanu Tab. 2 Zestawienie statystycznie istotnych współczynników korelacji cech drzewostanu na powierzchni próbnej z nalotem i podrostem. Statystycznie istotny współczynnik korelacji rang Spearmana z p<0,05 Tab. 3 The statistical combination of statistically significant coefficients of correlation of the wood`s features on a sample plots with the seedlings and the undercrop. Statistically significant coefficient of Spearman`s correlation rang with p<0,05. Średni procent pokrycia powierzchni przez nalot w analizowanych drzewostanach był niewielki i wynosił 11,05%. Najczęściej (ok. 45%) pokrywał powierzchnię w stopniu nieprzekraczającym 5%. W ok. 28% powierzchni próbnych jego intensywność kształtowała się w zakresie od 6 do 10%. Niewielką intensywność występowania nalotu, stwierdzono również w innych obiektach Roztoczańskiego parku Narodowego. W Uroczysku Obrocz wynosiła ona około 6% [Fert 2007]. Łącznie w wielogatunkowej buczynie stwierdzono 5 gatunków w składzie nalotu, najczęściej występował buk (44%). Udział pozostałych gatunków w składzie nalotu wyniósł: jawor 25%, klon 20,4%, grab 8,3%, jodła 2,3%. Z niewielką intensywnością występowania nalotu związana była duża liczba drzew, w szczególności buków, w piętrze drzewostanu (tab. 3). Inną przyczyną może być także brak urodzajnych lat nasiennych poprzedzających inwentaryzację oraz niekorzystne warunki świetlne, co potwierdza między innymi duży odsetek powierzchni z formą typu lasu Nudum. Wpływ na intensywność występowania nalotu miał również licznie występujący podrost, który zacieniał glebę i utrudniał rozwój nalotowi. W okresie badawczym nastąpił wzrost intensywności występowania nalotu z 0,5% do 11,05% pokrycia powierzchni. 30 TOM III.indd 30 3/9/12 4:48 AM Procesy odnowieniowe w drzewostanach bukowych uroczyska... Wnioski Na podstawie otrzymanych wyników można sformułować następujące wnioski: • Głównym czynnikiem determinującym rozwój młodego pokolenia jest czynnik świetlny, który kształtowany jest głównie przez zwarcie koron drzew. Wzrost liczebności drzew, szczególnie w niskich stopniach grubości powoduje powstanie niekorzystnych warunków dla rozwoju odnowienia, dlatego wiele gatunków, jak na przykład jawor ustępuje ze składu podrostu. • Wykorzystanie statystyczno – matematycznego systemu inwentaryzacji i kontroli lasu pozwala na określenie wielu istotnych cech: podrostu, nalotu a także podszytu, a poprzez powtórny pomiar również dynamiki procesów odnowieniowych. Literatura Fert M. 2007. Proces odnawiania w Uroczysku Obrocz, w Roztoczańskim Parku Narodowym, Praca magisterska. Katedra Urządzania Lasu, AR w Krakowie. (maszynopis) Juda M. 2007. Procesy odnowieniowe w lasach Uroczyska Grele w Roztoczańskim Parku Narodowym. Praca magisterska. Katedra Urządzania Lasu, AR w Krakowie. (maszynopis) Kocioła A. 2007. Dynamika procesów ubywania, dorastania i przyrostu miąższości drzewostanów Uroczyska Grele w Roztoczańskim Parku Narodowym. Praca magisterska. Katedra Urządzania Lasu, AR w Krakowie. (maszynopis) Przybylska K., Banaś J., Zięba S., Zygmunt R., Żuchowski J. 2006. Inwentaryzacja lasu. Przewodnik do ćwiczeń terenowych z urządzania lasu. Kraków. Przybylska K., Kucharzyk S. 1999. Skład gatunkowy i struktura lasów Bieszczadzkiego Parku Narodowego. Monografie Bieszczadzkie. Tom VI. Ośrodek Naukowo-Dydaktyczny BPN, Ustrzyki Dolne. Roztoczański Park Narodowy. Plan Ochrony Ekosystemów Leśnych. Tom I. Część ogólna (elaborat). Tom II. Opisy Taksacyjne. Stan na 01.01.2001 r. Zwierzyniec. (maszynopis) Rutkowski B. 1989. Urządzanie lasu. Część I. AR Kraków. Sugiero D. 2005. Jodła pospolita (Abies alba Mill.) w drzewostanach żyznej buczyny karpackiej (Dentario-glandulosae-Fagetum). Sylwan Nr 11. Adres do korespondencji: Alicja Kocioła Katedra Urządzania Lasu Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. 29 Listopada 46 31 – 425 Kraków e-mail: [email protected] 31 TOM III.indd 31 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 32 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Kopeć Monika Pigulak-Kuś Jan Sikora EPISTEME 12/2011, t. II s.33-38 ISSN 1895-4421 Analiza inwentaryzacji i pozyskania populacji jelenia europejskiego w Lasach Gliwicko-Raciborskich Population census and harvest of red deer in Lasy GliwickoRaciborskie Forest Abstrakt: Łowiecki Rejon Hodowlany „Lasy Gliwicko-Raciborskie” (K-3) obejmuje obszar 56,4 tys. ha. lasów. W skład rejonu K-3 wchodzi część powierzchni leśnej 7 nadleśnictw (Rudziniec, Rudy Raciborskie, Kędzierzyn, Strzelce Opolskie, Brynek, Katowice). Inwentaryzacja jelenia odbywa się na podstawie szacunków łowieckich, jedynie w Nadl. Rudziniec ocena liczebności jeleni jest wynikiem tropień na liniowych transektach i taksacji na powierzchniach próbnych. W marcu 2009 liczebność jeleni w terenie wynosiła 2303 osobników, z których w sezonie łowieckim 2009/10 odstrzelono 896 zwierząt (39,8%). Pomimo tak wysokiego odstrzału liczebność populacji wzrosła do 2628 osobników. Relacja pomiędzy wskaźnikiem wzrostu liczebności populacji a procentem pozyskania populacji wykazała dodatnią nieistotnie statystycznie korelację. Świadczy to, iż liczebność jeleni była poważnie zaniżona. Wykonane symulacje dynamiki liczebności populacji wykazały, iż w marcu 2010 liczebność jeleni w rejonie K-3 prawdopodobnie wynosiła 3738 osobników (66,3/1000 ha. lasu). Wieloletnie łowieckie plany hodowlane, zakładają iż liczebność jeleni w rejonie powinna wynosić 1579 osobników tj 28 jeleni/1000 ha. lasu. Słowa kluczowe: jeleń, dynamika liczebności, transekt liniowy, taksacja, inwentaryzacja Summary: Game Management Unit ,,Lasy Gliwicko-Raciborskie” (K-3) covers 56,4 thousands ha of forest. It includes part forested areas of 7 forest districts such as Rudziniec, Rudy Raciborskie, Kędzierzyn, Strzelce Opolskie, Brynek and Katowice. Only in Rudziniec Forest District the population census in based upon number of snow tracks counted along line transects and using large (400-500 ha) sampling grids. In the other forest districts number of red deer is based upon guess estimates carned out by hunters. In March 2009 population size of red deer was reported as 2303 individuals out of which 896 animals (39,8%) was harvested during 2009/2010 hunting season. Despite of such high harvest rate, population size of red deer increased to 2628 individuals in March 2010. It was shown that percent of population harvested and change on red deer numbers between 2009 and 2010 was statistically insignificant. It indicate that number of red deer in whole large management unit was underestimated. According to results of red deer in this area amounted probably to 3738 individuals (66,3 per 1000 ha of forest). The long term management plan assumes population size of 1579 animals i.e. 28 red deer/1000 ha in 2017. Key words: southern Poland, population census, red deer density, underestimating population size 33 TOM III.indd 33 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Kopeć, Monika Pigulak-Kuś, Jan Sikora Wstęp Inwentaryzacja zwierząt łownych w Polsce odbywa się każdego roku po zakończeniu sezonu łowieckiego przy pomocy tzw. szacunków łowieckich, zwanych często całorocznymi obserwacjami [Fruziński 2002]. Brak jest metodyki prac dotyczących wykonania całorocznych obserwacji, dlatego liczebność populacji jest ustalana arbitralnie przez dzierżawców i zarządców obwodów łowieckich [Bobek et al. 2005 a], końcowy wynik jest obarczony nieznanym błędem, a bardzo często zależy od możliwości wykonanego pozyskania zwierząt przez koła łowieckie. Wykazała to ocena liczebności populacji jeleni przy pomocy tropień na liniowych transektach przeprowadzona w ponad 100 nadleśnictwach obejmująca obszar 2,5 mln ha lasów [Bobek et al. 2006]. Brak stosowania obiektywnych metod oceny liczebności zwierząt łownych był przyczyną wprowadzenia moratorium na odstrzał łosi [Bobek et al. 2005 b]. Obecnie obserwuje się niekontrolowany wzrost liczebności jeleni, sarn i dzików. Efektem tak prowadzonej gospodarki łowieckiej jest drastyczny wzrost szkód wyrządzanych przez dziki na polach, jak również zwiększenie nakładów na ochronę lasu przed jeleniowatymi [Bobek et al. 2009]. Dlatego celem niniejszej pracy jest wykonanie analizy inwentaryzacji i pozyskania populacji jelenia na terenie Łowieckiego Rejonu Hodowlanego „Lasy Gliwicko-Raciborskie” oraz próba weryfikacji liczebności populacji jelenia na tym terenie. Teren badań, materiał i metody Terenem badań był kompleks Lasów Gliwicko-Raciborskich stanowiący Łowiecki Rejon Hodowlany K-3 na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Katowicach. Powierzchnia leśna Rejonu K-3 wynosi 56,4 tys. ha. a w jego skład wchodzi 7 nadleśnictw (Rudziniec, Rudy Raciborskie, Rybnik, Kędzierzyn, Strzelce Opolskie, Brynek i Katowice). Udział powierzchni leśnej poszczególnych nadleśnictw w Rejonie K-3 jest zróżnicowany. Zasadniczą jego część stanowią 4 nadleśnictwa (Rudziniec, Rudy Raciborskie, Rybnik i Kędzierzyn), których udział w Rejonie wynosi 89, 0% (tab.1). Siedliskami panującymi są tutaj lasy mieszane świeże (Nadl.Rudziniec), lasy mieszane wilgotne (Nadl. Kędzierzyn), bory mieszane świeże (Nadl. Rudy Raciborskie) oraz lasy mieszane świeże (Nadl. Rybnik). Głównym gatunkiem lasotwórczym jest sosna. Materiały dotyczące liczebności i pozyskania jeleni otrzymano z Nadleśnictw wchodzących w skład Rejonu K-3. Wyniki dotyczące inwentaryzacji stanowią rezultat metod obiektywnych w ocenie liczebności populacji przy pomocy tropień na liniowych transektach (50km/10000 ha lasów) oraz w 4 dużych 400-500 ha powierzchniach taksacyjnych [Maruyama 1992, Ciepluch 2005; Fonseca et al. 2007] wykonanych w Nadl. Rudziniec w latach 20082010 jak również subiektywnych szacunków w pozostałych nadleśnictwach. Weryfikację inwentaryzacji, którą podały nadleśnictwa na zakończenie sezonu łowieckiego 2009/2010 wykonano, zakładając, iż roczny przyrost zrealizowany populacji jelenia wynosi 25% liczebności na zakończenie sezonu łowieckiego. Następnie obliczono wskaźnik wzrostu (spadku) liczebności pomiędzy dwoma sąsiednimi latami (Nt) i 2010 (Nt +1) jako iloraz Nt+1/Nt. Wartość wskaźnika poniżej 1,00 oznaczała spadek populacji . W takim przypadku liczebność populacji w roku 2010 mnożono przez wskaźnik rocznego przyrostu zrealizowanego (1,25) otrzymując liczebność populacji przed rozpoczęciem sezonu polowań. Otrzymaną wartość porównywano z liczbą jeleni pozyskanych w sezonie łowieckim 2009/2010. Jeśli wynik porównania był ujemny (więcej odstrzelono niż wynosił przyrost) to uzyskaną wartość odejmowano od liczby zwierząt inwentaryzowanych w roku 2010. W przypadku, kiedy iloraz 34 TOM III.indd 34 3/9/12 4:48 AM Analiza inwentaryzacji i pozyskania populacji jelenia europejskiego... Nt+1/Nt był wyższy od 1,00 liczebność populacji oceniano na podstawie uzyskanych zwierząt pomnożonych przez wskaźnik równoważący liczebność (4,0), a otrzymany wynik mnożono przez wskaźnik wzrostu liczebności populacji (iloraz Nt+1/Nt) obliczony na podstawie liczby inwentaryzowanych jeleni. W roku 2009 i 2010 uzyskana wartość stanowiła weryfikację oficjalnej inwentaryzacji 2010. Zweryfikowane dane dotyczące liczebności w roku 2010 porównywano następnie z liczebnością docelową zaplanowaną do uzyskania na zakończenie wieloletnich łowieckich planów hodowlanych w roku 2017. Wyniki Jedynie w Nadleśnictwie Rudziniec w ciągu dwóch ostatnich sezonów łowieckich zanotowano spadek liczebności populacji jelenia, który spowodowany był wzrostem pozyskania tego gatunku. W pozostałych nadleśnictwach Rejonu K-3 liczebność jeleni wzrastała (tab. 1), rosło także pozyskanie tych zwierząt. W Nadleśnictwie Rudziniec zdołano obniżyć zagęszczenie jeleni z 75,9 osobników/1000 ha (rok 2008) do 61,4 osobników/1000 ha lasu (rok 2010). W pozostałych nadleśnictwach zagęszczenie populacji jelenia wzrastało i najwyższą wartość osiągnęło w roku 2010 na terenie Nadleśnictwa Kędzierzyn (65,1 osobników/1000 ha lasu), Nadleśnictwa Strzelce Opolskie (51,0 osobników/1000 ha lasu) i Nadleśnictwa Rudy Raciborskie (49,1 osobników/1000 ha lasu) (tab. 2). We wszystkich badanych nadleśnictwach zagęszczenie populacji jelenia znacznie przekraczało zagęszczenie planowane do osiągnięcia w roku 2017. Największą rozpiętość 28,9 vs. 65,1 osobników/1000 ha lasu (inwentaryzacja oficjalna) lub 28,9 vs. 131,2 osobników/1000 ha lasu (korekta oficjalnej inwentaryzacji) wykazano dla Nadleśnictwa Kędzierzyn (tab. 3). Nadleśnictwo Powierzchnia leśna (tys.ha) N 2008 P 2008/09 N 2009 P 2009/10 N 2010 P (plan) 2010/11 Rudziniec 11,1 843 253 728 272 682 320 Rudy Raciborskie 14,0 598 175 593 203 688 232 Rybnik 16,2 362 119 382 128 475 151 Kędzierzyn 8,9 338 152 415 210 579 253 Strzelce Opolskie 3,0 130 46 143 77 153 79 Brynek 1,9 29 2,0 36 6,0 38 10 Katowice 1,3 4,0 0 6,0 0 13 4,0 Razem 56,4 2304 747 2303 896 2628 1049 Dane reprezentują plany łowieckie nadleśnictw. 35 TOM III.indd 35 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Kopeć, Monika Pigulak-Kuś, Jan Sikora Nadleśnictwo Powierzchnia leśna (tys.ha) N 2008 P 2008/09 N 2009 P 2009/10 N 2010 P (plan) 2010/11 Rudziniec 11,1 75,9 22,8 65,6 24,5 61,4 28,8 Rudy Raciborskie 14,0 42,7 12,5 42,4 14,5 49,1 16,6 Rybnik 16,2 22,3 7,3 23,6 7,9 29,3 9,3 Kędzierzyn 8,9 38 17,1 46,6 23,6 65,1 28,4 Strzelce Opolskie 3,0 43,3 15,3 47,7 25,7 51 26,3 Brynek 1,9 15,3 1,1 18,9 3,2 20 5,3 Katowice 1,3 3,1 0 4,6 0 10 3,1 Razem 56,4 40,9 13,2 40,8 15,9 46,6 18,6 Dane reprezentują plany łowieckie nadleśnictw. Tab.1. Inwentaryzacja (N) i pozyskanie (P) populacji jelenia na terenie Łowieckiego Rejonu Hodowlanego (ŁRH)- K-3,”Lasy Gliwicko-Raciborskie” Nadleśnictwo Powierzchnia leśna (tys.ha) Wskaźnik wzrostu liczebności N-1 N-2 N-3 Z-1 Z-2 Z-3 Rudziniec 11,1 0,94 682 638 256 61,4 57,5 23,1 Rudy Raciborskie 14,0 1,16 688 942 678 49,1 67,3 48,4 Rybnik 16,2 1,24 475 635 299 29,3 39,2 18,4 Kędzierzyn 8,9 1,39 579 1168 257 65,1 131,2 28,9 Strzelce Opolskie 3,0 1,07 153 330 89 51 110 29,7 Brynek 1,9 1,06 38 25 0 20 13,1 0 Katowice 1,3 1,06 13 ? 0 10 ? 0 Razem 56,4 - 2628 3738 15,79 - - - Tab.3. Liczebność (N) i zagęszczenie populacji jelenia na 1000 ha lasu (Z) w roku 2010 według szacunków łowieckich (N-1; Z-1) oraz obliczone przy pomocy przyrostu realizowanego i wskaźnika wzrostu liczebności populacji pomiędzy latami 2009 i 2010 (N-2; Z-2). Podano także liczebności i zagęszczenie populacji planowane do osiągnięcia w roku 2017 (N-3; Z-3). Dane dotyczą Łowieckiego Rejonu Hodowlanego K-3, „Lasy Gliwicko-Raciborskie” 36 TOM III.indd 36 3/9/12 4:48 AM Analiza inwentaryzacji i pozyskania populacji jelenia europejskiego... Dyskusja Analizując wyniki niniejszej pracy można takowo wykazać iż na terenie Łowieckiego Rejonu Hodowlanego „Lasy Gliwicko-Raciborskie” (K-3) nastąpił w ostatnich latach niekontrolowany wzrost liczebność populacji Jelena. Dotyczy to Nadleśnictw gdzie inwentaryzacja tego gatunku była wykonana przy pomocy tzw. szacunków łowieckich które zaniżały liczebność jeleni. Z wyjątkiem Nadleśnictwa Rudziniec pozostałe nadleśnictwa wchodzące w ŁHR K-3 proponowaną przez Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie. Dynamika liczebności jeleni w rejonie K-3 wymknęła się z pod kontroli myśliwych. Wzrastają szkody wyrządzane przez jelenie w odnowieniach leśnych, lecz reakcja leśników nie polega na ograniczeniu zagęszczenia populacji, lecz na grodzeniu zagrożonych upraw leśnych w tym także upraw sosnowych. Dodatkowym elementem konfliktu jeleń-człowiek stał się ostry protest rolników skierowany przez Izbę Rolniczą do administracji państwowej i samorządowej województwa Śląskiego. W omówionym rejonie głównym sprawcą szkód na polach nie są dziki lecz jelenie. Wydaje się, iż obecnie pilną koniecznością staje się administracyjny nakaz oceny liczebności populacji jeleni metodami obiektywnymi. Do tego celu można wykorzystać tropienia na liniowych transektach [Bobek et al. 2005; Fonseca et al. 2007] taksuje na dużych 400-500 ha. Powierzchniach inwentaryzacyjnych [Maruyama 1998] lub analizę wyników polowań zbiorowych[Bobek et al. 2009, Fonseca et al. 2007]. Metody takie z powodzeniem stosowano na terenie Nadleśnictwa Rudziniec w latach ubiegłych. Stosownie do uzyskanych w terenie wyników powinno się opracować kalendarz pozyskania populacji tak aby w roku 2017 osiągnąć zaplanowane na ten rok docelowe zagęszczenie populacji. Wnioski • Obecnie materiały polowania i zarządzania populacji jeleni przez większość lokalnych nadleśnictw i kół łowieckich nie gwarantuje zatrzymania niekontrolowanego wzrostu liczebności populacji, jak również osiągnięcie docelowych zagęszczeń populacji przewidzianych do osiągnięcia przez Wieloletnie Łowieckie Plany Hodowlane w roku 2017. • Dlatego niezbędne i pilnie jest wprowadzenie administracyjnego nakazu regulacji liczebności populacji przez Wojewodę lub Marszałka Województwa Śląskiego. Prace związane z oceną liczebności oraz mapa drogowa uzyskania stosownych zagęszczeń populacji w roku 2017 należy zlecić jednostkom nie wchodzących w skład struktur Lasów Państwowych i Polskiego Związku Łowieckiego. • Nadzór nad realizacją regulacji liczebności populacji powinien prowadzić koordynator ŁHR K-3, którego należy wyposażyć w odpowiednie uprawnienia dotyczące realizacji plonów pozyskania. 37 TOM III.indd 37 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Kopeć, Monika Pigulak-Kuś, Jan Sikora Literatura Bobek B., D. Merta, W. Frąckowiak, W. Rembacz and L. Wiśniowska. 2005 a. Transforming data of drive hunts into population density of big game animals. Pages 291-292 in K. Pohlmeyer (ed.) Extended abstracts of 27th IUGB Congress. Hannover, Germany Bobek B., D. Merta, P. Sułkowski and A. Siuta. 2005 b. A moose recovery plan for Poland: Main objectives and tasks. Alces 41:129-138. Bobek B.,W. Frąckowiak, D. Merta, K. Szmyd-Gołba i L. Wiśniowska.2006 a. Wieloletnie plany hodowlane. Las Polski 16-17. Bobek B., T. Mamok, J. Mikoś, W. Rembacz, A. Standio and R. Wasilewski. 2006 b. Management of red deer in Poland: field data versus official hunting statistic. Pages 24-25 in L. Bartos, A. Dusek, R. Koterba and J. Bartosova –Vichova (eds). Advances in Deer Biology. Praha 2006. Bobek B., A. Płaksej, W. Frąckowiak i D. Merta. 2007 (eds). Gospodarka łowiecka i ochrona populacji dzikich zwierząt na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych we Wrocławiu. RDLP-Wrocław. Wrocław 2007. Bobek B., J. Mikoś i R. Wasilewski (eds) 2009. Gospodarka łowiecka i ochrona dzikich zwierząt na Pomorzu Gdańskim. Polskie Towarzystwo Leśne- Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Gdańsku. Gdańsk 2009. Ciepluch Z. 2005. Jeleń w Nadleśnictwie Strzałowo. Leśny kompleks Promocyjny „Lasy Mazurskie”. Strzałowo 2005. Fonseca C., M. Kolecki, D. Merta and B. Bobek. 2007. Use of line intercept track index and plot sampling for estimating wild boar Sus scrofa (Suidae) densities in Poland. Folia Zool. 56,4: 389-398 Fruziński B. 2002. Gospodarka łowiecka. Wydawnictwo Łowiec Polski. Warszawa. Maruyama N. 1992. The block count method for estimating sika deer and Japanese serow population size. Pages 53-56 in B. Bobek, K. Perzanowski and W. L. Regelin (eds). Global trends in wildlife management. Proc. 18th IUGB Congress. Kraków, Poland Adres do korespondencji: Katarzyna Kopeć Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ul. Podbrzezie 3, 31-054 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Bogusław Bobek 38 TOM III.indd 38 3/9/12 4:48 AM Ewelina Kozak EPISTEME 12/2011, t. II s.39-44 ISSN 1895-4421 UWAGI DO BIOLOGII LIGNYODES BISCHOFFI [Blatchley, 1916] (COLEOPTERA, CURCULIONIDAE) COMMENTS TO BIOLOGY OF LIGNYODES BISCHOFFI [Blatchley, 1916] (COLEOPTERA, CURCULIONIDAE) Abstrakt: Po sprowadzeniu do Europy jesionów pensylwańskich (Fraxinus pennsylvanica Marshall) z Ameryki Północnej, prawdopodobnie wraz z nimi wniknął na nasz kontynent Lignyodes bischoffi (= slovacicus), który rozpoczął intensywną ekspansję. Po raz pierwszy odnotowany został w 1960 r. ze Słowacji. Odkąd gatunek ten przekroczył granicę Polski, notuje się bardzo szybki wzrost jego liczebności oraz zasięgu występowania. Bionomia tego gatunku nie została do tej pory w pełni poznana w warunkach europejskich, co uniemożliwia skuteczną walkę z tym szkodnikiem. Szczególne wątpliwości budzi sposób wykształcenia, czas i miejsce bytowania stadium poczwarkowego L. bischoffi, które nie zostało do tej pory odnotowane w warunkach Polski. Badania prowadzone od marca 2009 roku na wyizolowanych z owoców F. pennsylvanica stadiach rozwojowych L. bischoffi oraz podczas doświadczeń laboratoryjnych mają na celu porównanie obserwacji dotyczących zimującej formy ryjkowca oraz czasu, sposobu i miejsca wykształcania stadium poczwarkowego z dostępnymi w literaturze danymi o bionomii gatunku na kontynencie amerykańskim. Wyniki dowodzą, iż cykl rozwojowy L. bischoffi w warunkach Polski ma inny przebieg niż na kontynencie, z którego ten gatunek się wywodzi. Słowa kluczowe: ryjkowcowate, Lignyodes Dejean 1835, biologia rozwoju, poczwarka L. bischoffi Summary: After bringing Pennsylvania ash trees (Fraxinus pennsylvanica Marshall) from North America to Europe, there is probability that alongside came Lignyodes bischoffi (= slovacicus) causing an intense expansion. For the first time it was noted in 1960 in Slovakia. Since the species crossed the Polish border there has been noted the growth of its number and occurance. Bionomics of the species has not been fully discovered yet, which makes the fight of this pest impossible. Most dubious is the way L. bischoffi develops as well as the time and place of its pupal stage, which has not been noted in Polish conditions yet. The research conducted from March 2009 on developmental stages of L. bischoffi isolated from F. pennsylvanica fruit and during laboratorial experiments aims to compare the observations of the wintering form of weevil as well as the time, way and place of its pupal stage with the data on the bionomics of the species on the American continent available in literature. The results show that the life cycle of L. bischoffi in Polish conditions is different from the one on the continent from which the species originates. Key words: Curculionidae, Lignyodes Dejean 1835, biology of life stages, L. bischoffi pupa. 39 TOM III.indd 39 3/9/12 4:48 AM Ewelina Kozak Wstęp Lignyodes bischoffi [Blatchley, 1916] został sprowadzony na tereny Europy prawdopodobnie wraz z nasionami jesionów z Ameryki Północnej na początku XX w. (Wanat, Mocarski 2008). Po raz pierwszy gatunek ten, podawany pod nazwą Lignyodes slovacicus, został znaleziony na Słowacji w 1960 roku (Dieckmann 1970). Pod taką też nazwą został opisany w 1972 roku przez Smreczyńskiego w kluczu do oznaczania polskich ryjkowców, w którym autor wspomina, iż bytuje on jedynie w miejscu wcześniejszego wykazania (Smreczyński 1972). Wkrótce potem nastąpiła zmiana systematyczna i synonimizacja gatunku, który rozpoczął intensywne rozprzestrzenianie się po kontynencie europejskim (Dieckmann 1974). Pod nową nazwą Lignyodes bischoffi, wykazywany był z Austrii, Szwajcarii, Węgier, Bułgarii, Mołdawii i Wschodniej Ukrainy (Dieckmann 1988; Podlussány 1996; Poiras 1991, 1998; Kałmuk, Pawłowski 2008). W Polsce po raz pierwszy został odłowiony w 1998 w Puszczy Białowieskiej. Kolejny okaz, w 1999 roku złapano na szybie okiennej w Lublinie (Gosik i in. 2001). Dalsze doniesienia potwierdzają intensywną ekspansję gatunku w naszym kraju. W 2001 roku został odłowiony w okolicach Nadwieprzańskiego Parku Krajobrazowego (Milejów), a 2 lata później na kilkunastu stanowiskach na Podlasiu (Sobibór, Włodawa, Stare Stulno, Ratajewicze, Stawki) i Wyżynie Lubelskiej (Świerże) (Staniec 2003). Zaobserwowano także ślady uszkodzeń na jesionach z Wyżyny Krakowsko-Wieluńskiej (Kraków) (Wanat 2003). Natomiast kontrole w roku 2007 potwierdziły przekroczenie przez L. bischoffi granicy Wisły i rozprzestrzenienie się gatunku na tereny południowo – zachodniej Polski. Co prawda nie odnotowano jeszcze żadnych form rozwojowych L. bischoffi w materiale pobranym z Wrocławia, Kłodzka czy drogi Praga – Hradec Kralowe, a stopień inwazji w okolicach Krakowa (5%) był niewielki w porównaniu do reszty kraju (30 – 80%). Szacuje się jednak, iż mimo niedawnego wkroczenia L. bischoffi na tereny naszego kraju, około 2/3 części Polski jest opanowane przez ten gatunek (Wanat, Mocarski 2008). Najczęściej jako roślina żywicielska tego gatunku podawany jest Fraxinus pennsylvanica Marsh. (Dieckmann 1988; Podlussány 1996; Poiras 1991, 1998; Kałmuk i Pawłowski 2008). Europejskie badania wskazują również na: Fraxinus excelsior Marsh., F. american L., F. lanceolata Borkh., F. ornus L. i F. oxycarpa Will. (Dieckmann 1970, 1974; Poiras 1991; Smreczyński 1972). L. bischoffi jest włączony do stosunkowo niedawno utworzonej bazy danych o gatunkach obcych w Polsce, która powstała w odpowiedzi na rosnące zagrożenie ze strony inwazyjnych gatunków roślin i zwierząt, mniej lub bardziej umyślnie wprowadzanych na obszary naszego kraju (www.iop.krakow.pl/gatunkiobce). Zarówno autorzy, którzy scharakteryzowali L. bischoffi na stronach Księgi gatunków obcych inwazyjnych w faunie Polski, jak i badacze monitorujący rozprzestrzenianie się gatunku, zwracają uwagę na zagrożenia, jakie może wywołać tak intensywny wzrost liczby odławianych osobników tego ryjkowca oraz na konieczność dalszego śledzenia inwazji chrząszcza na terenach kraju (Kałmuk, Pawłowski 2008; Wanat, Mocarski 2008). Barger i Davidson (1967), na podstawie hodowli stadiów rozwojowych L. bischoffi w warunkach laboratoryjnych, opisali biologię tego gatunku w Stanach Zjednoczonych. Złowili oni w sierpniu dorosłe okazy L. bischoffi z Fraxinus pennsylvanica i poddali je hodowli, począwszy od obserwacji składania jaj w nasionach jesionu przez samice. Kolejne fazy przeobrażenia (jajo – larwa – poczwarka) następowały w odpowiednio dobranych warunkach temperatury i wilgotności powietrza. Wyniki badaczy amerykańskich potwierdził również Poiras (1991), który obserwował fenologię L. bischoffi w warunkach europejskich. Biologia rozwoju tego ryjkowca w warunkach naszego kraju jest wciąż dyskusyjna. 40 TOM III.indd 40 3/9/12 4:48 AM Uwagi do biologii lignyodes bischoffi... Za cel pracy obrano porównanie wyników obserwacji dotyczących formy i miejsca zimowania, a także sposobu wykształcenia, czasu i miejsca bytowania stadium poczwarkowego L. bischoffi, które nie zostało do tej pory odnotowane w warunkach Polski z dostępnymi w literaturze danymi o bionomii gatunku na kontynencie amerykańskim, z którego L. bischoffi się wywodzi. Materiał i metody Materiał do badań stanowiły stadia rozwojowe Lignyodes bischoffi wyizolowane z owoców jesionu pensylwańskiego (Fraxinus pennsylvanica Marsh.), które zbierane były od marca 2009 r. do maja 2010 r. bezpośrednio z drzew, rosnących na terenie miasta Lublin i przy drodze wojewódzkiej nr 815 na trasie Lubartów – Wisznice lub z gleby na tych samych stanowiskach. Próby glebowe przenoszone były do laboratorium, przesiewane przez sito o wielkości oczek 1 x 1 mm. Pobrany materiał kontrolowany był w laboratorium pod kątem obecności stadiów rozwojowych. Natomiast od września 2010 r. zaprojektowano doświadczenie, w którym porażone ziarniaki F. pennsylvanica hodowano w laboratorium w zmiennych warunkach otoczenia (fot. 1). Fot. 1. Projekt doświadczenia. Porażone ziarniaki Fraxinus pennsylvanica Marsh. hodowane w warunkach laboratoryjnych. Fot. 2. Otwór w kontrolowanym ziarniaku Fraxinus pennsylvanica Marsh Wyniki i dyskusja Obserwacja cyklu rozwojowego L. bischoffi nie potwierdziła dotychczasowych informacji dotyczących zimowania larw w nasionach i sposobu rozwoju poczwarki tego gatunku (Barger, Davidson 1967; Poiras 1991). W wyniku przeanalizowania 881 porażonych owoców F. pennsylvanica wyizolowano 104 dojrzałe larwy L. bischoffi. Larwy trzeciego stadium tego gatunku pojawiały się we wrześniu i wtedy występowały najliczniej (46 larw) w nasionach F. pennsylvanica (ryc. 1). W październiku i listopadzie zaobserwowano systematyczny spadek ich liczby. Od grudnia znikoma liczba tych form utrzymywała się na stałym poziomie (1 – 4 larw). Wśród prób z tego okresu było natomiast dużo larw zaschłych lub zapasożyconych. Równocześnie nie odnotowano ani jednej poczwarki w całym cyklu rozwojowym L. bischoffi w badanych nasionach. Nie potwierdza to zatem doniesień badaczy zajmujących się poprzednio tym tematem, iż formą zimującą w nasionach jest trzecie stadium larwalne, które opuszcza je w marcu. Od początku października zaobserwowano duże otwory w kontrolowanych ziarniakach (fot. 2), których liczba zwiększała się wraz z kolejnymi miesiącami. Nasunęło to przypuszczenie, iż larwy trzeciego stadium L. bischoffi przegryzają zewnętrzną warstwę nasiona F. pennsylvanica i wypadają do ziemi, gdzie zimują. 41 TOM III.indd 41 3/9/12 4:48 AM Ewelina Kozak Wobec powyższych informacji zaprojektowano doświadczenie, mające na celu potwierdzenie, iż formą zimującą L. bischoffi są larwy trzeciego stadium. Po hodowli w zróżnicowanych warunkach udało się potwierdzić tą tezę. Larwy L3 wygryzały otwory i wypadały z nasion już w październiku. Zjawisko to było ściśle uzależnione od temperatury, gdyż tylko próby poddane działaniu niskich, zbliżonych do naturalnych temperatur przechodziły opisany cykl. Natomiast larwy przebywające w nasionach, wystawione na działanie temperatury pokojowej pozostawały w nich i zamierały. Dalsza hodowla płytkowa w warunkach laboratoryjnych powodowała zamieranie larw, natomiast zmiana sposobu hodowli na podłoże glebowe spowodowała, iż larwy są żywe, ale nieaktywne i do tej pory nie uzyskano kolejnego stadium rozwojowego. W pobranych próbach glebowych z terenu znaleziono tylko dwie larwy chrząszczy o nieznanej przynależności systematycznej, z których nie udało się wyhodować postaci dorosłej. Te obserwacje przemawiają jednak za tym, że formą zimującą w glebie jest larwa trzeciego stadium, która tam się przepoczwarza. Obecnie prowadzona jest hodowla tych larw w glebie w celu potwierdzenia dalszego cyklu rozwojowego. Ryc. 1. Procentowy udział larw trzeciego stadium w kontrolowanych nasionach. Wnioski • Prowadzone od 2009 roku badania pozwoliły na sformułowanie nowych wniosków i spostrzeżeń dotyczących biologii inwazyjnego gatunku ryjkowca Lignyodes bischoffi [Blatchley, 1916]. • Zaobserwowano, że cykl rozwojowy L. bischoffi w warunkach Polski przebiega inaczej niż na kontynencie amerykańskim, skąd wywodzi się ten gatunek. • Dowiedziono, iż larwy trzeciego stadium ryjkowca nie zimują w nasionach Fraxinus pennsylvanica. • Obserwacje terenowe i doświadczenia laboratoryjne pozwoliły na ustalenie, iż larwy trzeciego stadium tego gatunku wygryzają otwory w zewnętrznej warstwie nasiona i wypadają do gleby, gdzie najprawdopodobniej zimują a wiosną przepoczwarzają się. • Stwierdzono, że dotychczasowe problemy z odnotowaniem stadium poczwarkowego mogły wynikać z zaobserwowanych w trakcie badań różnic w fenologii omawianego chrząszcza na dwóch kontynentach. 42 TOM III.indd 42 3/9/12 4:48 AM Uwagi do biologii lignyodes bischoffi... • W celu potwierdzenia wyników i obserwacji stadium poczwarkowego konieczne jest dalsze prowadzenie hodowli. Litratura Berger J. H., Davidson R. H. 1967. A life history study of the ash seed weevils, Thysanocnemis bischoffi Blatchley and T. helvola Leconte. Ohio J. Sci., 67, 123 – 127. Dieckmann L. 1970. Die paläarktische Lignyodes-Arten, einschließlich einer neuen Art aus der Slowakei (Coleoptera, Curculionidae). Entomol. Nachr., 14, 97 – 104. Dieckmann L. 1974. Beitrag über mitteleuropäische Rüsselkäfer (Coleoptera, Curculionidae). Entomol. Nachr., 18, 65 – 70. Dieckmann L. 1988. Beiträge zur Insektenfauna der DDR: Curculionidae (Curculioninae: Ellescini, Acalyptini, Tychiini, Anthonomini, Curculionini). Beitr. Entomol., 38, 365 – 468. Gosik R., Łętowski J., Mokrzycki T., Wanat M. 2001. Lignyodes bischoffi (BLATCHLEY, 1916) (Coleoptera, Curculionidae) - nowy gatunek w faunie Polski. Wiad. Entomol., 20 (1-2), 43 – 48. Kałmuk J., Pawłowski J. 2008. Lignyodes bischoffi (BLATCHLEY, 1916). [w:] Księga Gatunków Obcych Inwazyjnych w Faunie Polski (www.iop.krakow.pl/gatunkiobce). Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków [permanent electronic publication]. Poiras A. A. 1998. Catalogue of the weevils and their host plants in the Republic of Moldova. Pensoft, Sofia – Moscow: 156 ss. Poiras A. A. 1991. Osobennosti biologii Lignyodes bischoffi (BLATCHLEY) (Coleoptera, Curculionidae) v usloviyach Moldavii. [w:] Uspechi entomologii v SSSR: Lesnaya entomologiya. Materialy X s’ezda Vsesojuznogo entomologicheskogo obshchestva, 11-15 sentyabrya 1989. Leningrad: 103 – 105. Smreczyński S. 1972. Ryjkowce – Curculionidae: Podrodzina Curculioninae. [w:] Klucze do oznaczania owadów Polski, XIX, 98d,195 ss. Staniec B. 2003. Nowe stanowisko Lignyodes bischoffi (BLATCHLEY, 1916) [= Lignyodes slovacicus DIECKMANN, 1970] (Coleoptera: Curculionidae) w Polsce oraz uwagi o jego biologii. Wiad. Entomol., 21, 249 – 250. Wanat M. 2003. Kolejne stanowiska Lignyodes bischoffi (BLATCHLEY, 1916) (Coleoptera; Curculionidae) w Polsce. Wiad Entomol., 22 (4), 246 – 247. Wanat M., Mocarski Z. 2008. Current range of the Ash seed weevil Lignyodes bischoffi Blatchley, 1916 (Coleoptera: Curculionidae) in Poland. Polish Journal of Entomology, 77, 177 – 182. Adres do korespondencji: Ewelina Kozak Katedra Zoologii Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 13, 20-950 Lublin Opiekun naukowy: dr hab. Jacek Łętowski, prof. nadzw. 43 TOM III.indd 43 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 44 3/9/12 4:48 AM Agnieszka Mandziuk EPISTEME 12/2011, t. II s.45-49 ISSN 1895-4421 Walory przyrodnicze i kulturowe lasów jako element produktu sylwaturystycznego Natural and cultural values of forest areas as component of sylwatourist product Abstrakt: Produkt turystyczny to zagadnienie badane i opisywane w literaturze tematu od dawna. Stosunkowo nowym terminem jest produkt sylwaturystyczny, który utożsamiany jest z produktem turystycznym występującym na obszarach leśnych. Istotę definiowania produktu sylwaturystycznego stanowi jego atrakcyjność turystyczna. Na atrakcyjność turystyczną danego kompleksu leśnego niewątpliwie największy wpływ wywierają występujące na jego terenie walory przyrodnicze i kulturalne. Fakt ten popierają badania wskazujące, że turyści najczęściej odwiedzają dany obszar leśny ze względu na jego walory przyrodnicze i kulturalne, w tym historyczne, edukacyjne, naukowe oraz zdrowotne właściwości lasów. Powyższe walory oraz ich dostępność dla turystów stanowią istotne elementy marketingu usług turystycznych, dlatego też ważne wydaje się rozpoznanie wszystkich walorów świadczących o atrakcyjności danego obszaru leśnego i ich odpowiednie kreowanie w taki sposób, aby były dostępne dla całego społeczeństwa. Słowa kluczowe: produkt sylwaturystyczny, walory przyrodnicze, walory kulturowe. Summary: The tourist product is the issue studied and described in the literature for a long time. A relatively new term is a sylwatourist product, which is associated with the tourist product occurring in forest areas. The essence of defining a sylwatourist product is tourism attractiveness. Natural and cultural values form the most attractive tourist forest. This supports research showing that tourists often visit the forest area due to its natural and cultural values, including the historical, educational, scientific and health of forests. These qualities and their availability to tourists are important elements marketing instruments of tourism services, and therefore it is important to recognize all the advantages of providing for appeal of the forest area and their respective creation in such a way as to be accessible to the community. Key words: sylwatourist product, natural values, cultural values 45 TOM III.indd 45 3/9/12 4:48 AM Agnieszka Mandziuk Wstęp Każdy obszar leśny posiada własne unikatowe walory przyrodnicze, które decydują o jego atrakcyjności. Występowanie i znajomość tych walorów może być głównym czynnikiem wpływającym na podejmowanie przez turystów decyzji o wyborze miejsca do wypoczynku i rekreacji. Mając na uwadze spełnienie potrzeb wypoczynku społeczeństwa należy w jak największym zakresie rozpoznać i opisać możliwie największą liczbę atrakcji turystycznych. Społeczeństwo polskie jest społeczeństwem coraz bardziej świadomym i stopa życiowa życia ludzi podnosi się. W wyniku czego ludzie coraz więcej uwagi poświęcają na organizację wypoczynku i realizację hobby. Celem badań jest poznanie wiedzy turystów na temat walorów przyrodniczych i kulturowych, które decydują o atrakcyjności Leśnego Kompleksu Promocyjnego „Lasy Janowskie”. Pozwoli to w przyszłości na lepsze poznanie i wykreowania nowych produktów sylwaturystycznych na tym terenie. Materiały i metody Badania zostały przeprowadzone na terenie Leśnego Kompleksu Promocyjnego „Lasy Janowskie”, w miejscach licznie odwiedzanych przez turystów, m. in. na ścieżkach edukacyjnych. W badaniach wzięło udział 100 turystów, którzy w dniach 1-3 maja 2009 odpoczywali na terenie „LKP Lasy Janowskie”, często były to rodziny z dziećmi. Zastosowaną metodą badawczą był sondaż ankietowy, natomiast przyjętą techniką badawczą była ankieta. Zdecydowano się na tę formę techniki badawczej, ze względu na jej obiektywizm, otrzymano prawie 100%-owy zwrot materiału badawczego, na czym autorce bardzo zależało. Narzędziem badawczym był kwestionariusz ankiety, zawierający trzy grupy pytań. Pierwsza grupa pytań dotyczyła m. in. celu przyjazdu, długości trwania odpoczynku; drugą grupę pytań kwestionariusza ankiety stanowił zestaw pytań zamkniętych i półotwartych, które miały na celu sprawdzenie poziomu wiedzy respondentów na temat walorów przyrodniczych i kulturalnych znajdujących się na obszarze LKP „Lasy Janowskie”. Respondenci wskazywali także walory, które w największym stopniu kształtują ich zdaniem atrakcyjność LKP „Lasy Janowskie” oraz określali, które z tych walorów wpływają na podjęcie decyzji o wyborze Lasów Janowskich na miejsce odpoczynku. Dopełnienie kwestionariusza ankiety stanowił zestaw pytań, (tzw. metryczka) mająca na celu ustalenie struktury społecznej, wiekowej, miejsca pochodzenia, wykształcenia, itp. ankietowanych. Wyniki Dane zebrane do badań dotyczą 2009 roku. Na podstawie metryczki stwierdza się, że najliczniejszą grupę stanowili respondenci w przedziale wiekowym 21-40 lat – 57% ankietowanych. Kobiety stanowiły 51% a mężczyźni 49% badanych. Liczną grupę tworzyły rodziny z dziećmi odpoczywające na terenach leśnych. Biorąc pod uwagę miejsce zamieszkania największą grupę reprezentowali mieszkańcy województwa lubelskiego (66%). Analizując wykształcenie respondentów najliczniejsza grupa (24 %) posiada wykształcenie wyższe magisterskie. Analizując atrakcyjność turystyczną badanego obszaru respondentom zadano pytania, sprawdzające m. in. ich wiedzę o walorach, jakie znajdują się na obszarze Leśnego Kompleksu Promocyjnego „Lasy Janowskie”. 46 TOM III.indd 46 3/9/12 4:48 AM Walory przyrodnicze i kulturowe lasów jako element produktu sylwaturystycznego 27% ankietowanych uważa, że dojrzałe drzewostany w największym stopniu przyczyniają się do zwiększenia atrakcyjności kompleksu leśnego, na właściwości zdrowotne i estetyczne lasu wskazało odpowiednio po 23% respondentów. Dokładne wyniki przedstawia Ryc. 1. 6% 1% 27% 22% Ryc. 1. Elementy krajobrazu leśnego kształtujące atrakcyjność LKP „Lasy Janowskie” 8% 19% 17% las w oda piękne w idoki ukształtow anie terenu cisza zabytki inne Na pytanie jaki element wpływa na wybór LKP „Lasy Janowskie” jako miejsce odpoczynku, aż 27% ankietowanych wskazało, że tym czynnikiem jest las, 22% pytanych uważa że jest to cisza, 19% podaje, że obecność zbiorników wodnych, na kolejnych pozycjach znajdują się piękne widoki – 17%, ukształtowanie terenu – 8%, zabytki – 6% oraz inne -1%. Na pytanie o atrakcyjność opisywanego terenu 26% ankietowanych wskazało obszar LKP „Lasy Janowskie” za atrakcyjny ze względu na występujące w nim walory przyrodnicze, 24% pytanych uznało, że jest doskonałym miejscem do odpoczynku i rekreacji, 17% respondentów wskazało, że Lasy Janowskie są atrakcyjne pod względem historycznym; szczegółowe wyniki przedstawia Ryc. 2. 30% 25% Ryc. 2. Preferencje turystów na temat atrakcyjności LKP „Lasy Janowskie” 20% 15% 10% 5% 0% w alory przyrodnicze zróżnicow anie krajobrazu edukacja miejsce odpoczynku w alory historyczne Odpowiedzi na pytania sprawdzające wiedzę respondentów na temat walorów jakie znajdują się na badanym obszarze przedstawiają się następująco: o istnieniu cmentarza wojskowego Porytowe Wzgórze wiedziało 25% badanych, po 21% wskazało na rezerwaty przyrody i zagrodę konia biłgorajskiego, 16% deklarowało znajomość ekspozycji Leśnej Kolei Wąskotorowej, 10% posiada wiedzę o wystawie przyrodniczej w budynku Nadleśnictwa Janów Lubelski tylko (lub aż) 7% ankietowanych nie posiada żadnej wiedzy na powyższe zagadnienie. Analizując odpowiedzi udzielane przez turystów można stwierdzić, że stan ich wiedzy na temat oferty, jaką oferuje LKP „Lasy Janowskie” jest dobry. Osoby spędzające wolny czas w ww. kompleksie leśnym znają i cenią bogactwo gatunkowe świata roślin i zwierząt, obfitość drzewostanów w owoce runa leśnego a piękne drzewostany są dla czynnikiem, który w największym stopni u warunkuje atrakcyjność tego obszaru leśnego. Ponadto respondenci uznają LKP „Lasy Janowskie” za miejsce, w którym obok wypoczynku, można realizować równolegle edukację przyrodniczą, historyczną a cisza oraz sąsiedztwo lasu i wody to nieodłączne elementy wpływające na to, że Lasy Janowskie co roku odwiedzane są przez tysiące turystów. 47 TOM III.indd 47 3/9/12 4:48 AM Agnieszka Mandziuk Dyskusja Produkt turystyczny to zagadnienie, które trudno określić jedną konkretną definicją. Według Panasiuka produktem turystycznym jest wszystko to, co kupuje turysta w związku z podróżą turystyczną [Panasiuk 2006]. To również wszystkie dobra i usługi, które nabywają turyści, którzy planują podróż. Dla osób odpoczywających na terenach leśnych będą to głównie atrakcje turystyczne charakterystyczne dla tych obszarów. Opisując produkt turystyczny w kategorii usługi (a do tej grupy można zaliczyć leśne produkty turystyczne) możemy podzielić go na produkt pierwotny i produkt wtórny, podział ten oparty jest na podziale podaży produktu turystycznego. Jeśli podejmujemy się charakterystyki produktu sylwaturystycznego – czyli produktu turystycznego występującego na terenach leśnych, wówczas produkt pierwotny będzie stanowił wszystkie walory przyrodnicze i kulturowe danego obszaru leśnego. Produkt wtórny to wszystkie elementy umożliwiające dotarcie do ww. walorów, czyli będą to elementy infrastruktury leśnej oraz usługi personelu. Aby wprowadzić produkt turystyczny na rynek potrzeba rozpoznać wszystkie elementy marketingu usług turystycznych, tzw. marketing mix. Klasycznymi składowymi są produkt turystyczny rozumiany jako usługa lub pakiet usług, cena usługi, dystrybucja usług, promocja oraz kwalifikacje personelu. Warunkiem istnienia produktu na rynku jest możliwość ustalenia jego ceny za pomocą mechanizmów rynkowych, opartych na jego podaży i popycie. Nie wszystkie produkty sylwaturystyczne możemy zaliczyć do grupy produktów rynkowych Dużym obecnie wyzwaniem jest odnalezienie i opisanie tych produktów sylwaturystycznych, które mogą być regulowane przez rynek i w przyszłości mogłyby stanowić dodatkowe potencjalne źródło finansowania gospodarki leśnej. Do stworzenia produktów sylwaturystycznych niezbędne jest poznanie ich istoty czyli walorów przyrodniczych i kulturowych. Do walorów przyrodniczych kompleksów leśnych zalicza się dojrzałe drzewostany, właściwości zdrowotne lasów, owoce runa leśnego, osobliwości flory i fauny oraz formy ochrony przyrody [Mandziuk A., Janeczko K. 2009] . Niewątpliwie walory przyrodnicze lasów to także szereg właściwości bioklimatycznych wszystkich siedlisk leśnych i oddziaływanie poszczególnych gatunków drzew na samopoczucie ludzi. Ekosystemy leśne to zbiorowiska posiadające właściwości filtracyjno-detoksykacyjne, które w naturalny sposób wpływają na zmniejszenie zanieczyszczenia atmosfery. W związku z tym, że kompleksy leśne zajmują duże powierzchnie, zapewniają ochronę i częściową izolację przed szkodliwym oddziaływaniem wiatru, opadów atmosferycznych oraz nadmiernym nasłonecznieniem. Las jest także nieodłącznym elementem krajobrazu i poprzez swoją obecność kształtuje jego wygląd. Formy ochrony przyrody można podzielić na dwie grupy: obszarowe i indywidualne. Obszarowe formy przyrody to parki narodowe, rezerwaty przyrody, obszary chronionego krajobrazu, stanowiska dokumentacyjne, użytki ekologiczne, zespoły przyrodniczo-leśne, leśne kompleksy promocyjne oraz obszary ochronne Natura 2000. Do indywidualnych form ochrony przyrody zalicza się przede wszystkim pomniki przyrody i ochronę rzadkich gatunków roślin i zwierząt oraz miejsca ich występowania. W badanym kompleksie leśnym można znaleźć przykłady wielu walorów przyrodniczych, cały obszar stanowi leśny kompleks promocyjny, na jego obszarze znajduje się 6 rezerwatów przyrody, park krajobrazowy Lasy Janowskie i roztoczański obszar chronionego krajobrazu. Na obszarze LKP „Lasy Janowskie” odnotowano 65 gatunków chronionych roślin i ok. 50 gatunków zwierząt oraz zidentyfikowano blisko 70 drzew pomnikowych. 48 TOM III.indd 48 3/9/12 4:48 AM Walory przyrodnicze i kulturowe lasów jako element produktu sylwaturystycznego Produkt turystyczny to także walory kulturowe, do najczęściej występujących na terenach leśnych zalicza się: zabytkowe leśniczówki, kwatery myśliwskie, muzea, izby pamiątek leśnych, ośrodki edukacji ekologicznej oraz miejsca martyrologii Polaków – cmentarze, bunkry, krzyże i pomniki. Na obszarze LKP „Lasy Janowskie” znajduje się ośrodek edukacji ekologicznej, w budynku nadleśnictwa można zwiedzać wystawę przyrodniczą. Lasy Janowskie były świadkiem wielu bitew partyzanckich rozgrywanych z czasie II wojny światowej, miejscem upamiętniającym te zdarzenia jest cmentarz wojskowy Porytowe Wzgórze. Na terenie Nadleśnictwa znajdują się dwie kwatery myśliwskie oraz liczne krzyże i pomniki. Wnioski Rozwój turystyki i rekreacji na terenach leśnych zdeterminowany jest przez wiele czynników, które kształtują ich atrakcyjność turystyczną. Należy spełnić wszystkie warunki konieczne do wykreowania jak największej ilości produktów sylwaturystycznych, nie tylko w badanym Leśnym Kompleksie Promocyjnych „Lasy Janowskie” lecz w każdym kompleksie leśnym, w którym zostały zidentyfikowane walory przyrodnicze i kulturowe. W następnej kolejności trzeba dostosować istniejącą lub stworzyć nową infrastrukturę leśną, aby rekreacja w lasach była skierowana do jak największej grupy odbiorców. Należy pamiętać o tym, że wartość lasu mierzona jest nie tylko ilością wyprodukowanego surowca drzewnego ale także jego otwartością dla społeczeństwa. Literatura Panasiuk A. 2006. Marketing usług turystycznych. Wydawnictwo naukowe PWN. Warszawa Mandziuk A., Janeczko K. 2009. Turystyczne i rekreacyjne funkcje lasu w aspekcie marketingowym. Studia i materiały centrum edukacji przyrodniczo-leśnej. Turystyka w lasach i na obszarach przyrodniczo cennych. 23:65-71. Rogów. Adres do korespondencji: Agnieszka Mandziuk Katedra Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego ul. Nowoursynowska 159 bud. 34, 02-766 Warszawa e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr Lech Płotkowski, prof. nadzw. SGGW Praca naukowa współfinansowana ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego i Budżetu Państwa w ramach Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego, Działania 2.6 „Regionalne Strategie Innowacyjne i transfer wiedzy” projektu własnego Województwa Mazowieckiego „Mazowieckie Stypendium Doktoranckie” 49 TOM III.indd 49 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 50 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak Anna Mścichowska EPISTEME 12/2011, t. II s.51-56 ISSN 1895-4421 Porównanie indeksu metafazowego u świerka pospolitego (Picea abies (L.)Kart) po zastosowaniu kolchicyny i 8-hydroksychinoliny The comparison of metaphase index in Norway spruce (Pice abies (L.) Kart) after used colchicine and 8-hydroxyquinolin Abstrakt: Przeprowadzone badania miały na celu porównanie skuteczności dwóch związków antymitotycznych: 1% roztworu kolchicyny i 0,03% roztworu 8-hydroksychinoliny. Oceniano indeks metafazowy, tj. procentowy udział komórek w stadium metafazy w stosunku do wszystkich komórek analizowanej tkanki. Preparaty wykonano metodą enzymatyczną z merystemów korzeniowych świerka (Picea abies (L.) Kraft). Dla każdego związku antymitotycznego testowano po trzy kombinacje czasu inkubacji stożków wzrostu, dla roztworu kolchicyny: 6, 12 18 h, a dla roztworu 8-hydroksychinoliny: 3, 6, 9 h. Najwyższy indeks metafazowy wynoszący 2,67%, uzyskano dla materiału traktowanego przez 6 godzin roztworem 8-hydroksychinoliny. Otrzymane wyniki posłużą do dalszych prac z zakresu cytogenetyki świerka, tj. wykorzystania fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH) do oceny zmienności różnych populacji tego gatunku. Słowa kluczowe: świerk, indeks metafazowy, kolchicyna, 8-hydroksychinolina Summary: The aim of this study was compared the efficiency of two antimitotic solutions: 1% colchicine and 0.03% 8-hydroxyquinoline. The metaphase index, i.e. the percentage cells in metaphase stage inrelation to all dividing cells, was analyzed. Slides were prepared from spruce root tips according to the enzymatic maceration metod. For both solution, three different times of incubation were tested, for the colchicine: 6, 12, 18 h, for the 8-hydroxyquinoline: 3, 6, 9 h, respectively. The highest metaphase index 2.67% was obtained for the material treated for 6 h of the 8-hydroxyquinoline. This results will be used to work on spruce cytogenetics, i.e. the use of fluorescencje in situ hybridization (FISH) to assess the variability of different populations of this species. Key words: Norway spruce, metaphase index, colchicine, 8-hydroxyquinoline 51 TOM III.indd 51 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak, Anna Mścichowska Wstęp Świerk pospolity (Picea abies (L.) Karst. jest bardzo ważnym gatunkiem lasotwórczym o znaczeniu biocenotycznym, ochronnym i produkcyjnym. W Polsce osiąga wysokość 50 m i pierśnicę 1,5 – 2,0 m. Charakteryzuje się prostą strzałą, rośnie stosunkowo szybko, ma średnie wymagania pod względem temperatury oraz żyzności gleby [Tomanek 1980]. Świerk cechuje się wysoką zmiennością wewnatrzgatunkową, nie spotykaną w przypadku innych gatunków drzew leśnych [Sułkowska 1995]. Dotychczas na podstawie badań proweniencyjnych możliwe było określenie zmienności fenotypowej poszczególnych subpopulacji [Giertych 1977]. W dalszym ciągu brak jest jednak dokładnej charakterystyki gatunku pod względem genetycznym. W ostatnich latach często pojawiającym się problemem w gospodarce leśnej jest próba oszacowania korelacji pomiędzy cechami o dużej wartości gospodarczej a markerami morfologicznymi, biochemicznymi i DNA. Wiedzy na ten temat może dostarczyć jedynie połączenie doświadczeń proweniencyjnych z nowoczesnymi technikami biotechnologicznymi, obejmującymi m.in. analizy za pomocą markerów molekularnych, badanie składu nukleotydowego genomu oraz analizy cytogenetyczne. Świerk pospolity (2n=24) posiada duże, tj. 9-18 µm, ale słabo zróżnicowane chromosomy i tym samym należy do grupy gatunków, dla których cechy morfologiczne nie są wystarczające do odróżnienia poszczególnych par chromosomów homologicznych i sporządzenia kariotypu. Ponadto analiza kariotypu gatunków iglastych jest utrudniona, ponieważ kompleksy chromosomowe drzew są zazwyczaj słabo zróżnicowane, a chromosomy posiadają zbliżoną długość i są przeważnie metacentryczne (równoramienne). W przypadku różnych gatunków roślin okrytonasiennych co najmniej jedna para chromosomów zawiera wyraźnie widoczne przewężenie wtórne, na podstawie którego można łatwo zidentyfikować przynajmniej jedną parę chromosomów. U drzew iglastych locus lub loci 45SrDNA występują interstycjalnie (wewnątrz ramion chromosomów) i są obserwowane bardzo rzadko. Dane dotyczące struktury kariotypu drzew leśnych mogą mieć bardzo duże znaczenie w badaniach mających na celu poznanie przemian ewolucyjnych w obrębie tej grupy roślin [Besendorfer i in. 2005]. Tradycyjne metody analizy kariotypu polegają na analizie morfologii chromosomów traktowanych kilkoma powszechnie używanymi barwnikami, np. acetokarminem. Znakowanie tego typu daje efekt jednolitego wybarwienia chromosomów na całej ich długości, co utrudnia identyfikację chromosomów jednakowych morfologicznie. Skuteczną techniką rozróżnienia dużych i podobnych chromosomów jest fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH) – metoda cytogenetyki molekularnej. Technika polega na łączeniu (hybrydyzacji) sondy molekularnej z komplementarnym DNA w chromosomach na preparatach mikroskopowych. Dzięki znakowaniu sondy, najczęściej fluorochromem, miejsca hybrydyzacji mogą być identyfikowane pod mikroskopem i lokalizowane w chromosomach. Jako sondy wykorzystywane są zarówno sekwencje kodujące (geny rRNA: 18S·26S rDNA i 5S rDNA) jak i niekodujące (centromery, telomery, mikrosatelity, transpozony). Zaletą tej metody jest możliwość stosowanie kilku sond jednocześnie [Małuszyńska 2007] Fluorescencyjna hybrydyzacja in situ z użyciem podstawowych markerów cytogenetycznych, tj. 45SrDNA, 5S rDNA, przeprowadzona została u sosny zwyczajnej [Luberetz i in. 1996], świerka pospolitego [Hizume i in. 2002a, Siljak-Yakovlev i in. 2002], modrzewia europejskiego [Hizume i in. 2002b] i jodły pospolitej [Besendorfer i in. 2005]. We wszystkich przypadkach duże zróżnicowanie markerów cytogenetycznych obserwowano zarówno pomiędzy badanymi gatunkami, jak również w przypadku porównania proweniencji danego gatunku. 52 TOM III.indd 52 3/9/12 4:48 AM Porównanie indeksu metafazowego u świerka pospolitego... Rozpoczęcie badań nad nowym gatunkiem zawsze stanowi problem z optymalizacją pewnych etapów metodyki. Przeprowadzone badania miały na celu porównanie skuteczności dwóch związków antymitotycznych. W tym celu oceniano indeks metafazowy, tj. procentowy udział komórek w stadium metafazy w stosunku do wszystkich komórek analizowanej tkanki. Poprawnie wykonany preparat będzie warunkiem uzyskania pozytywnych wyników planowanych badań z wykorzystaniem FISH u świerka pospolitego. Materiał i metody Materiał roślinny stanowiły stożki wzrostu korzenia świerka pospolitego (Picea abies (L.) Karst) kategorii kwalifikowany z Nadleśnictwa Nowy Targ. Merystemy korzeniowe pobierano z korzeni kiełkujących nasion. W tym celu nasiona wyłożono na podłożu, które stanowiła bibuła filtracyjna, przykryto kołpakiem z twardego nie rysującego się plastiku i umieszczono w kiełkowniku Jacobsena w kontrolowanych warunkach światła i temperatury. Korzenie pobierano po 6 dniach prowadzenia próby kiełkowania, gdy osiągnęły długość 1-2 cm i według zasad obowiązujących w Lasach Państwowych zostały zaliczone do grupy nasion prawidłowo kiełkujących [Zasady i metodyka oceny nasion w Lasach Państwowych, 2000]. (ryc. 1). W celu zablokowania wrzeciona kariokinetycznego i nagromadzenia metafaz, pobrany materiał inkubowano w 0,03% roztworze 8-hybroksychinoliny przez 3, 6 i 9 h oraz w 1% roztworze kolchicyny przez 6, 12 i 18 h. W dalszym etapie korzenie przenoszono do utrwalacza zawierającego 100% metanol i lodowaty (99,5%) kwas octowy w stosunku objętościowym 3:1. Po 72 godzinach przechowywania w temperaturze pokojowej utrwalony materiał umieszczano w temperaturze -20°C, gdzie pozostawał do momentu wykonywania preparatów. Preparaty mikroskopowe wykonano metodą enzymatyczną Do maceracji merystemów korzeniowych wykorzystano mieszaninę enzymów w składzie: 4% celulaza Onozuka R10 (Serva) i 2% pektoliaza Y23 (Duchefa) [Pląder i in. 1998]. Jakość wykonanych preparatów sprawdzono w kontraście fazowym przy użyciu mikroskopu AxioImager M2 (Zeiss). Do archiwizacji obrazu posłużył program AxioVison Rel. 4.0. Dla oceny indeksu metafazowego, dla każdego testowanego wariantu związku antymitotycznego wykonano 6 preparatów mikroskopowych, a ocenę przeprowadzano w 120 polach widzenia przy powiększeniu mikroskopu 400x. 53 TOM III.indd 53 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak, Anna Mścichowska Wyniki Wykorzystano dwa związki antymitotyczne: 0,03% 8-hydroksychinolinę i 1% kolchicynę. Dla każdego związku testowano po trzy czasy inkubacji materiału w badanym roztworze. Najlepszy rezultat uzyskano po traktowaniu materiału przez 6 godzin roztworem 8-hydroksychinoliny, gdzie zaobserwowano najlepszy rozkład chromosomów w płytkach metafazowych (ryc. 2). Przy dłuższej inkubacji, tj. 9 godzin indeks metafazowy był niższy, chromosomy bardziej skondensowane i wykazujące tendencję do sklejania się. Po zastosowaniu 1% roztworu kolchicyny, w każdym z 3 stosowanych wariantów czasu inkubacji materiału otrzymano niskie indeksy metafazowe, nie przekraczające 1%. (tab. 1). Związek antymitotyczny 1% roztwór kolchicyny Czas inkubacji [h] Indeks metafazowy [%] 6 0,45 12 0,65 18 0,73 3 1,36 6 2, 67 9 1,87 0,03% roztwór 8- hydroksychinoliny Tab. 1. Wpływ czasu traktowania wstępnego 1% roztworem kolchicyny i 0,03% roztworem hydroksychinoliny na indeks metafazowy świerka pospolitego Ryc. 1. Korzenie świerka pospolitego przeznaczone do analiz indeksu metafazowego Ryc. 2. Chromosomy metafazowe pochodzące ze stożka wzrostu korzenia świerka (obraz spod mikroskopu kontrastowo-fazowego). 54 TOM III.indd 54 3/9/12 4:48 AM Porównanie indeksu metafazowego u świerka pospolitego... Dyskusja Uzyskanie dobrej jakości preparatów mikroskopowych jest podstawowym warunkiem właściwej analizy cytologicznej. Materiał do badań może stanowić każda dzieląca się komórka. Najlepszym źródłem komórek mitotycznych są merystemy korzeniowe. Poprawnie wykonany preparat do badań cytologicznych musi zawierać odpowiednią liczbę płytek metafazowych, tj. co najmniej cztery, w których poszczególne chromosomy są dobrze widoczne i pozbawione cytoplazmy [Małuszynska 2007]. Procedura przygotowania preparatów obejmuje zebranie materiału, traktowanie związkiem antymitotycznym, utrwalenie, maceracja oraz wykonanie preparatów. W zależności od celu badań, rodzaju materiału i gatunku rośliny, procedura ta musi być modyfikowana i dostosowana do warunków danej pracowni i celu prowadzonych badań. Przedstawione badania stanowią pierwszy etap pracy, której celem będzie lokalizacja różnych sekwencji repetytywnego DNA na chromosomach świerka pospolitego przy wykorzystaniu FISH. Pozytywny rezultat planowanego doświadczenia zależy jednak od jakości wykonanych preparatów mikroskopowych. W celu nagromadzenia komórek w stadium metafazy i skrócenia chromosomów materiał testowy w postaci stożków wzrostu świerka, traktowano dla porównania dwoma związkami antymitotycznymi: 1% kolchicyną i 0,03% roztworem 8-hydroksychinoliny. Na podstawie danych z literatury badano także różne warianty czasu traktowania materiału w/w roztworami. W większości przeanalizowanych prac na temat hybrydyzacji in situ u drzew leśnych, używanym związkiem antymitotycznym była kolchicyna w stężeniu 1% [Luberetz i in. 1996] lub 0,5 % [Hizume i in. 2002a, Siljak i Yakovlev i in.2002, Liu i in.2003]. W niniejszej pracy wykorzystano także roztwór 8-hydroksychinoliny, powszechnie wykorzystywany w pracach z gatunkami roślin okrytonasiennych. W rezultacie dla tego związku otrzymano najwyższy indeks metafazowy. W przeprowadzonych badaniach uzyskano 3-4 płytki na preparat. Dla porównania, Hizume i in. [2002a] po traktowaniu przez 15h 0,5% roztworem kolchicyny uzyskał 1-2 płytki metafazowe dla preparatu. Z kolei Luberetz i in. 1996 po traktowaniu 1% roztworem kolchicyny przez 20h uzyskał indeks metafazowy wynoszący 0,75%. Przeprowadzone badania pokazują, że bardziej skutecznym związkiem antymitotycznym jest roztwór 8-hydroksychinoliny i ten związek będzie wykorzystywany do nagromadzenia komórek w stadium metafazy w dalszych planowanych przez nas badaniach cytogenetycznych u świerka pospolitego. 55 TOM III.indd 55 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak, Anna Mścichowska Literatura Besendorfer V., Krajačić-Sokol I., Jelenić S., Puizina J., Mlinarec J., Sviben T., Papeš D. 2005. Two classes of 5S rDNA unit arrays of the silver fir, Abies alba Mill.: structure, localization and evolution. Theor Apple Genet, 110: 730-741. Giertych M. 1977. Genetyka. [W:] Świerk pospolity. Picea abies (L.) Karst. Nasze Drzewa Leśne. Warszawa – Poznań, PWN: 232–261. Hizume M., Shibata F., Matsusaki Y., Garajova Z. 2002a. Chromosome identification and comparative karyotypic analyses of four Pinus species., 105: 491-497. Liu Z.L., Zhang D., Hong D.Y., Wang X. R. 2003. Chromosomal localization of 5S and 18S-5.8S25S ribosomal DNA sites in fove Asien pines Rusing fluorescencje in situ hybridization. Theor Appl Genet, 106:198-204. Hizume M., Shibata F., Matsumoto A., Maruyama Y., Hayashi E., Kondo T., Kondo K., Zhong S., Hong D. 2002b. Tandem repeat DNA localizing on the proximal DAPI bands of chromosomes in Larix, Pinaceae. Genome, 45(5): 777-783. Lubaretz O., Fuchs J., Ahne R., Meister A., Schubert I. 1996. Karyotyping of Three Pinaceae species via fluorescent in situ hybridization and computer-aided chromosome analysis. Theor Appl Genetic, 92: 411-416 Małuszyńska J. 2007. Zobaczyć gen, chromosom i genom - czyli badania cytogenetyki molekularnej. Nauka, 4: 107-115. Pląder W., Hoshi Y., Malepszy S. 1998. Sequential fluorescent staining with CMA and DAPI for somatic chromosome identification in cucumber (Cucumus sativus L.). J Appl Genet., 39: 249258. Siljak-Yakovlev S., Cerbah M., Coulaud J., Stoian V., Brown S.C. Zoldos V., Jelenic S., Papes D. 2002. Nuclear DANN contenr, base composition, heterochromatin and rDNA in Picea omorika and Picea abies. Theor Appl Genet, 104: 505-512. Sułkowska M. 1995. Ocena zmienności genetycznej drzew leśnych na podstawie analiz izoenzymatycznych. Sylwan, 6:23–29. Tomanek J. 1980. Botanika leśna. Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Zasady i metodyka oceny nasion w Lasach Państwowych, 2000. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych. Warszawa Adres do korespondencji: Katarzyna Masternak Katedra Nasiennictwa, Szkółkarstwa i Selekcji Drzew Leśnych Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 31-425 Kraków, al. 29 Listopada 46 e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: prof. dr hab. Janusz Sabor 56 TOM III.indd 56 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak Jarosław Struczak EPISTEME 12/2011, t. II s.57-64 ISSN 1895-4421 Inwentaryzacja oraz program ochrony wybranych pochodzeń świerka pospolitego (Picea abies L. Karst) objętych doświadczeniem IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy Inventory and protection program of selected provenances of Norway spruce (Picea abies L. Karst.) on the IPTNS-IUFRO 1964/68 site in Krynica Abstrakt: Przeprowadzone badania miały na celu ocenę przeżywalności i jakości świerka pospolitego na wybranych powierzchniach porównawczych (blokach) doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy. Analiza wariancji wykazała istotny wpływ pochodzenia na przeżywalność i kondycję zdrowotną drzew. Najniższą przeżywalnością w warunkach Beskidu Sądeckiego charakteryzowały się proweniencje z Jugosławii oraz północno-wschodniej Polski, zaś najwyższą pochodzenia z Knusk w Rosji. Najlepszą kondycję zdrowotną wykazywały świerk z regionów: 60 – Beskidy Wschodnie, 61 - Wyżyna Małopolska, 71 - Pojezierze Wileńskie, 78 - Centralnej Rosja oraz 95 – Karelia. Najniższą średnią klasę jakości zanotowano dla świerków z Alp Zachodnich, Jugosławii oraz południowo-wschodniej Szwecji. Otrzymane wyniki posłużyły do ustalenia kolejnych etapów realizacji programu ochrony zasobów genowych świerka doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy poprzez szczepienia zagrożonych pochodzeń, charakteryzujących się niską przeżywalnością i jakością. Słowa kluczowe: świerk pospolity, przeżywalność, genotyp Abstract: The aim of the study was to evaluate survival and health condition of Norway spruce on the selected plots (blocks) of IPTNS-IUFRO 1964/68 site in Krynica. Analysis of variance showed that genotype (provenance) has a statistically significant effect on the survival and health condition of trees. Spruce from Knusk origin in Russia displayed the poorest survival rate in the conditions of the Beskid Sądecki Mts., while those from Yugoslavia and and the north-eastern Poland survived best. High health condition was exhibited by spruces from region: 60 - East Beskids (Tarnawa), 61 - Little Poland Upland, 71 - Vilnius Lakeland, Belarus Lakeland, 78 - Russia 2 (Central Russian Upland, Smolensk-Moscow Heights and 95 – Karelia. Spruces from Western Alps, Yugoslavia and south-eastern Sweden were poorest in this respect. The results of this study will be used to determine the next steps of the protection of genetic resources of spruces on the IPTNS-IUFRO 1964/68 site in Krynica. The results were used to determine the next steps in implementation of the protection of genetic resources experiment by vaccination provenances characterized by low survival and quality. Key words: Norway spruce, survival, genotype 57 TOM III.indd 57 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak, Jarosław Struczak Wstęp Świerk pospolity należy do rodziny sosnowatych (Pinaceae) oraz podrodziny jodłowych (Abietoidae). Występuje głównie na obszarze środkowej i północno-wschodniej części Europy oraz w rejonach górskich. Z uwagi na szeroki zasięg występowania oraz pełnione funkcje ekonomiczne, ekologiczne i estetyczne, gatunek stał się obiektem zainteresowania leśników i przedmiotem wielu badań genetycznych. Dużej wiedzy w tym zakresie dostarczają działania Międzynarodowej Unii Leśnych Organizacji Badawczych IUFRO (ang. International Union of Forest Research Organizations). Jednym z najważniejszych badań proweniencyjnych utworzonych przez organizację IUFRO jest międzynarodowe doświadczenie inwentaryzacyjne ze świerkiem pospolitym IPTNSIUFRO 1964/86 zlokalizowane w 13 państwach europejskich oraz w Kanadzie. W Polsce zostało założone z inicjatywy prof. Stanisława Bałuta w warunkach górskich w Krynicy [Bałut, Sabor 2001]. W ostatnim dziesięcioleciu zarówno międzynarodowe doświadczenie IUFRO w Polsce, jak i cały środkowo-europejski świerk z terenów Niemiec, Czech oraz w mniejszym stopniu z terenów Słowacji, zostały zagrożone przez syndrom szeregu występujących po sobie czynników chorobowy określanych mianem ,,choroby spiralnej” lub ,,kompleksowej” [Masternak i in. 2009]. Osłabienie drzew wynikające ze zmian klimatycznych, bytowania patogenów korzeniowych oraz gradacji owadów doprowadziło do stopniowo natężającego się wydzielania świerków na wszystkich blokach doświadczenia. W obliczu zagrożenia jednego z największych doświadczeń inwentaryzacyjnych podjęto prace związane z ochroną zasobów genowych świerka pospolitego, co wykonywane jest poprzez zakładanie archiwum klonowego proweniencji najbardziej zagrożonych wypadem. Celem pracy jest ocena aktualnego stopnia zagrożenia świerków na wybranych powierzchniach porównawczych (blokach) doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy, a także określenia istotności wpływu pochodzenia (genotypu) na ogólną odporność drzew wyrażoną procentem wypadów. Wyniki badań pozwolą na określenie aktualnej przeżywalności i stanu jakościowego poszczególnych proweniencji oraz umożliwią ustalenie kolejnych etapów realizacji programu ochrony międzynarodowego doświadczenia inwentaryzacyjnego świerka. Materiały i metody Doświadczenie IUFRO 1964/68 jest częścią światowego programu selekcyjnego „Inventory Provenence Test of Norway Spruce” rozpoczętego w 1959 roku przez Otto Langleta.. Doświadczenie obejmuje 1096 pochodzeń z całego zasięgu występowania gatunku, w tym 91 z terenu Polski. Ze względu na region występowania, proweniencje podzielone zostały na 95 grup regionalnych [Krutzsch 1968]. Uprawy porównawcze (bloki) zlokalizowane są w Krainie Karpackiej, Dzielnicy Beskidu Sądeckiego i Gorców w Leśnictwie Wojkowa oddział 165 (bloki nr 02, 06 oraz Leśnictwa Kopciowa - oddział 14 (bloki nr 01, 03, 04, 05, 07, 08, 09, 11) i 10) (ryc. 1). Dokładny opis powierzchni badawczej oraz metodykę doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 zawarto w pracach Bałuta i Sabora [2001, 2002]. Wykonano inwentaryzację świerków zlokalizowanych na trzech blokach doświadczenia IUFRO (zaznaczone na rycinie 1 na kolor czerwony). Podczas inwentaryzacji oceniono jakość drzew według przyjętego kryterium określania uszkodzeń świerka podanych przez Dmyterko i Bruchwalda [2007]. W przyjętej klasyfikacji wyróżniono 4 klasy jakości: • klasa 1 - drzewa o prawidłowo ukształtowanej koronie i stopniu defoliacji mieszczącym się w przedziale od 0 do 25%, nie wykazujące uszkodzeń mechanicznych, 58 TOM III.indd 58 3/9/12 4:48 AM Inwentaryzacja oraz program ochrony wybranych pochodzeń świerka... • klasa 2 – drzewa o stopniu defoliacji mieszczącym się w przedziale od 26 do 60%, nie wykazujące uszkodzeń mechanicznych lub posiadające niewielkie uszkodzenia, • klasa 3 – drzewa o koronie zdeformowanej oraz stopniu defoliacji w przedziale od 61 do 90%, uszkodzone mechanicznie, • klasa 4 – drzewa obumarłe. Na podstawie otrzymanych wyników określono zróżnicowanie proweniencyjne (genetyczne) uwzględniające podział populacji na regiony geograficzne [Krutzsch 1968]. W celu oceny wpływu poszczególnych źródeł zmienności zastosowano model jednoczynnikowej analizy wariancji. Obliczenia statystyczne wykonano za pomocą programu Statistica ver. 8,0 [Stat. Soft. Inc. 2006]. a. b. Ryc. 1 Schemat rozmieszczenia bloków doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 (a) w Leśnictwie Wojkowa (oddział 165, bloki o numerach 02, 06, 10) i (b) w Leśnictwie Kopciowa (oddział 14, bloki o numerach 01, 03, 04, 05, 07, 08, 09, 11) Wyniki W tabeli 1 zawarto średnie wartości przeżywalności oraz cech jakościowych świerka pospolitego doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy. Jak wynika z danych w niej zawartych przeżywalność pochodzeń w wieku 46 lat na trzech wybranych blokach doświadczenia wyniosła 29,2%. Średnia klasa jakości drzew osiągnęła wartość 2,0, co wskazuje, że w blokach 01, 03 i 07 dominują świerki mające nieznaczne uszkodzenia aparatu asymilacyjnego (26 do 60%). Analiza wariancyjna wykazała istotne różnice przeżywalności oraz klasy jakości świerków w zależności od regionu pochodzenia (tab. 1). 59 TOM III.indd 59 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak, Jarosław Struczak Cecha Test F Istotność Średnia wartość cechy Przeżywalność 2712,65 0,000000 29,2 Klasa jakości 85,634 0,000025 2,0 Tab. 1. Wartości komponentów wariancji oraz średnie wartości poszczególnych cech świerka pospolitego doświadczenia IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy Najniższą przeżywalność i jakość w górskich warunkach Beskidu Sądeckiego zanotowano dla świerków z Jugosławii (55-Montenegro) oraz północno-wschodniej Polski (68-Pojezierze Mazurskie, 69-Pojezierze Augustowskie, i 70- Białowieża), zaś najwyższą dla pochodzeń z Knusk w Rosji (region 81). Wysoką przeżywalnością charakteryzowały się proweniencje z Danii (82-Jutland), Finaldii (94-Południowa Finlandia, 95-Karelia), Białorusi (71-Pojezierze Wileńskie, 75-Białoruś), Estonii (72,74-Łotwa), Rosji (76-Wschodnia Rosja, 78-Rosja2, 81-Knusk), Chorwacji (54-Chorwacja), większość pochodzeń szwedzkich (86-Scania, 89-Sondermanland, 90-Centralna Szwecja), polskich (66,67-Pojezierze Wschodnio-pomorskie, 63-Beskid Śląski, Beskid żywiecki, 64-Kotlina Kłodzka, 65-Nizina Śląska), czeskich (10-Erzgebirge, 37-Zachodnie Bohemy, 39-Sudety, 42-Południowe Czechy, 44-Morawy), słowackich (46-Wielka i Mała Fatra, 47-Niskie Tatry, 48-Tatry), węgierskich (52-Zachodnie Węgry, 53-Północne Węgry), rumuńskich (58-Góry Bihor, 59-Wschodnie Karpaty) oraz nieliczne proweniencje norweskie (83-Bögstadt), austiackie (33-Styria, 36-Wyżyna Bohemska), niemieckie (04-Ardeny, 05-Reńskie Góry Łupkowe, 07-Góry Harzu, 08-Pojezierze Maklenburskie, 13-Schwarzwald, 18-Jura Frankońska, 19-Frankonia, 26-Wschodnie Alpy). Jakość badanych drzew z poszczególnych regionów Krutzsch’a. kształtuje się odmiennie. Najlepszą klasą jakości charakteryzują się proweniencje z regionu: 61 - Wyżyna Małopolska, 95 - Karelia, 60 - Beskidy Wschodnie, 71 - Pojezierze Wileńskie oraz 78 - Centralna Rosja. Najniższą średnią klasą jakości zanotowano dla świerków z regionów Krutzsch’a o numerach 02 (Zachodnie Alpy), 55 (Jugosławia), 87, 89 oraz 93 (południowo-wschodnia Szwecja) (tab. 2). Dyskusja Odporność na czynniki biotyczne i abiotyczne to podstawa hodowli stabilnych drzewostanów. W leśnictwie określana jest najczęściej oceną przeżywalności zakładanych upraw, w której podstawowe znaczenie ma odpowiedni dobór pochodzeniowy leśnego materiału rozmnożeniowego. Doświadczenie IUFRO 1964/68, będąc jednym z największych międzynarodowych doświadczeń inwentaryzacyjnych, umożliwia porównanie tej cechy na poziomie poszczególnych pochodzeń reprezentujących zmienność genetyczną gatunku w całym zasięgu jego występowania. Kolekcja 1096 proweniencji świerka pozwala na wiarygodną ocenę dynamiki rozwoju choroby spiralnej, jak również wskazanie istotnych różnic przeżywalności, a tym samym oceny efektu genetycznego odporności środowiskowej. Badania wykonane w trzech blokach doświadczenia IUFRO wskazują na zróżnicowanie genetyczne świerka pospolitego pod względem odporności na chorobę spiralną. Podobne wyniki otrzymano we wcześniejszych badaniach wykonanych na wszystkich powierzchniach porównawczych (blokach) doświadczenia [Masternak i in. 2009]. Istotność wpływu genotypu na ocenę obserwowanej zmienności potwierdzają również badania Żółciak i in. [2007], wykazujące istotną zależność między regionem pochodzeniowym, a liczbą zainfekowanych drzew. O dziedzicznym podłożu naturalnej odporności na chorobę spiralną donoszą również 60 TOM III.indd 60 3/9/12 4:48 AM Inwentaryzacja oraz program ochrony wybranych pochodzeń świerka... badania Sieroty [2001]. Według analiz przeprowadzonych przez IBL wydzielanie się drzew z powierzchni badawczych doświadczenia IUFRO spowodowane jest głównie infekcją huby korzeniowej oraz opieńkowej zgnilizny korzeni [Żółciak i Oszako 2002]. Najprawdopodobniej są to elementy choroby spiralnej wywołujące obserwowane różnice przeżywalności proweniencji z poszczególnych regionów. Na patogenny te narażone są głównie gatunki iglaste, szczególnie rosnące na siedliskach górskich. Huba korzeniowa atakuje drzewostany jednowiekowe i jednogatunkowe z terenów północno-wschodniej Polski oraz rejonów górskich. Z kolei opieńkowi zgnilizna korzeni uszkadza przede wszystkim drzewostany obcego pochodzenia występujące głównie na terenie Sudetów, Beskidów i na Podkarpaciu [Sierota 2001]. Powierzchnia doświadczalna IPTNS-IUFRO 1964/68 będąc sztucznie założonym drzewostanem, zawierającym obce, jednowiekowe populacje jest więc doskonałym siedliskiem bytowania obu patogenów. Podatność świerków na hubę korzeniową mogło spotęgować również wysadzenie materiału badawczego na gruntach porolnych, bowiem patogen ten atakuje głównie pierwsze pokolenie upraw zakładanych na nieużytkach. W wyniku ataku szkodników i patogenów roślina wydziela zwiększone ilości metabolitów wtórnych, głównie fenoli [Lunderstadt 1976, Moran 1998]. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że różnica w odporności poszczególnych proweniencji związana jest z niejednakową zdolnością drzew do przeciwstawiania się infekcji poprzez wytwarzanie związków obronnych, co z kolei wynika z ich odmiennego genotypu. Z uwagi na brak wyraźnych cech morfologicznych różnicujących proweniencje świerka pod kątem ich podatności na atak szkodliwych patogenów grzybowych oraz owadów, analiza związków fenolowych wytwarzanych wskutek infekcji (fitoaleksyny) może odgrywać istotną rolę w identyfikacji odpornościowej poszczególnych genotypów. Wyniki badań wskazują, że wysoka klasą jakości charakteryzowały się świerki o niskiej przeżywalności. Z tego względu istnieje duże prawdopodobieństwo, że w najbliższych latach proweniencje te mogą zostać zniszczone przez wiatr. Z uwagi na zagrożenie trwałości pochodzenia te powinny w dalszej kolejności zostać zachowane w archiwum klonowym. Przyjęty przez Katedrę Nasiennictwa Szkó³karstwa i Selekcji Drzew Leśnych w Krakowie program zachowania zasobów genowych zak³ada ochronę in-viwo w archiwum zachowawczym. W archiwum aktualnie znajduje się 1333 szczepów. W chwili obecnej program szczepień trwa nadal a archiwum poszerzane jest o następne kolekcje szczepów pozostałych pochodzeń głównie bloków Leśnictwa Kopciowa. 61 TOM III.indd 61 3/9/12 4:48 AM Liczba drzew w 2010 roku Przeżywalność Średnia klasa jakości 51 Stiavnicke podhorie; Slovakia 25 7 28,0 1,9 52 West Hungary; Hungary 50 19 38,0 1,8 53 North Hungary; Hungary 50 21 42,0 1,7 54 Dalmatia; Croatia 25 8 32,0 2,4 55 Montenegro; Yugoslavia 25 1 4,0 3,0 56 Rhodope Mts; Bulgaria 100 28 28,0 2,2 58 Bihor Mts, Transylvania; Romania 75 30 40,0 2,0 59 East Carpathians; Romania 150 62 41,3 2,1 60 East Beskids (Tarnawa); Poland 25 6 24,0 1,5 61 Little Poland Upland; Poland 25 2 8,0 1,0 62 Babia Góra, Beskid Sądecki; Poland 50 14 28,0 2,3 63 Beskid Śląski, Beskid Żywiecki; Poland 100 38 38,0 2,0 64 Kłodzko Valley; Poland 75 31 41,3 2,0 65 Silesian Lowland, Great Poland; Poland 75 24 32,0 2,0 66 West-Pomeranian Lakeland; Poland 100 42 42,0 2,0 67 East-Pomeranian Lakeland, Warmia, Masuria; Polnd 25 11 44,0 2,0 68 Masurian Lakeland; Poland 50 2 4,0 1,8 69 Augustów Lakeland, Podlasie; Poland 50 2 4,0 1,8 70 Białowieża Primeval Forest; Poland 50 2 4,0 1,9 71 Vilnius Lakeland, Belarus Lakeland; Lithaunia, Belarus 25 11 44,0 1,5 72 Latvia, Estonia, 1 75 33 44,0 1,8 74 Latvia, Estonia, 3 50 21 42,0 2,1 75 Belarus 50 17 34,0 1,7 76 East Russia (Valdai Hills); Russia 75 36 48,0 1,8 Nr.regionu Liczba wysadzonych drzew Katarzyna Masternak, Jarosław Struczak Nazwa regionu geograficznego Krutzsch’a * 62 TOM III.indd 62 3/9/12 4:48 AM Inwentaryzacja oraz program ochrony wybranych pochodzeń świerka... 77 Russia 1 25 5 20,0 2,0 78 Russia 2 (Central Russian Upland, Smolensk-Moscow Heights) 50 16 32,0 1,5 79 Udmurtsk (Upper Kama Upland); Russia 50 15 30,0 2,4 81 Knusk; Russia 25 15 60,0 1,9 82 Jutland, (Denmark) 50 24 48,0 2,2 83 Bogstadt (Ostland); Norway 100 39 39,0 1,9 84 S-E Norway; Norway 25 3 12,0 2,0 85 Central Norway; Norway 50 9 18,0 2,4 86 Scania; Sweden 50 20 40,0 2,3 87 Gotland, Smaland (S-E Sweden); Sweden 25 5 20,0 2,6 88 Gotland; Sweden 125 26 20,8 2,0 89 Sondermanland (S-E Sweden); Sweden 25 9 36,0 2,6 90 Central Sweden; Sweden 125 46 36,8 2,3 91 Norrland; Sweden 50 7 14,0 2,2 92 Madelpad, Angemanland; Sweden 50 4 8,0 2,0 93 S-E Sweden Coast; Sweden 50 4 8,0 2,8 94 South Finland; Finland 25 8 32,0 1,9 95 Karelian; Finland, Russia 50 16 32,0 1,5 Średnia 29,2 2,0 Odchylenie standardowe 11,7 0,3 Współczynnik zmienności 0,4 0,15 Tab. 2. Przeżywalność oraz klasa jakości świerków z regionów geograficznych Kurtzsch’a testowanych w doświadczeniu IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy 63 TOM III.indd 63 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Masternak, Jarosław Struczak Literatura Bałut S., Sabor J., 2001. Inventory provenance test of Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.) IPTNS-IUFRO 1964/68 in Krynica. Part I. Description of the experimental area. Test material. Bałut S., Sabor J., 2002. Inventory provenance test of Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.) IPTNS-IUFRO 1964/68 in Krynica. Part II.Test results of 1968-1984. Geographical variability of traits in the whole range of the species. Dmyterko E., Buchwald A., 2007. Kryteria określania uszkodzenia świerków. Sylvan 6: 12-23. Krutzsch P., 1968. Die Pflanzschulenergebnisse eines inventierenden Fichtenherkunftsversuches (Picea abies Karst. und Picea obovata Lebied.). Königliche Forstliche Hochschule, Stockholm. Lunderstadt J., 1976. Isolation and Anlysis of Plant Phenolics from Foliagen Relation to Species Characterization and to Resistance Against Insects and Pathogens. [W:] Modern Methods in Forest Genetics. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, s. 158-165. Masternak K., Sabor J., Majerczyk K. 2009. Effect of provenance on the survival of Norway spruce (Piceas abies (L.) Karst.) trees on the IPTNS-IUFRO 1964/68 site in Krynica (Poland). Dendrobiology 61: 53-61. Moran P. J., 1998. Plant-mediated interactions between insects and a fungial plant pathogen and the role of plant chemical responses to infection. Oecologia 115: 523-530. Sabor J., 2000. Nasiennictwo, Szkółkarstwo i Selekcja Drzew Leśnych. wydawnictwo akademii Rolniczej. Kraków. Sierota Z., 2001. Choroby lasu. CILP, Warszawa. Statistica 8,0. StatSoft Inc. 2006. Żółciak A., Oszako T., 2002. Ocena stanu zdrowotnego świerków z doświadczenia proweniencyjnego świerka pospolitego IUFRO1964/68. Ekspertyza IBL. Zakład Fitopatologii Leśnej. Sękocin. Żółciak A, Oszako T., Sabor J., 2007. Evaluation of the health status of Norway spruce provenances tested on IUFRO1964/68 obserwation plots. Norway spruce in the Conserwation of Forest Ecosystems in Europe. Warszawa Adres do korespondencji: Katarzyna Masternak Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Nasiennictwa, Szkółkarstwa i Selekcji Drzew Leśnych Al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: prof. dr hab. Janusz Sabor 64 TOM III.indd 64 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Niedziołek Kinga Wierzbicka Marta Wojciuch-Płoskonka EPISTEME 12/2011, t. II s.65-70 ISSN 1895-4421 SKŁAD GATUNKOWY I LICZEBNOŚĆ PTAKÓW W EKOTONIE LEŚNO–POLNYM PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ Abstrakt: W latach 2009 i 2010 podczas sezonu lęgowego zbadano skład gatunkowy i liczebność ptaków zamieszkujących 100 ha ekoton leśno–polny położony w południowej części Puszczy Niepołomickiej. W strefie leśnej ekotonu największy udział w jego długości posiadał las wilgotny (47,1%) i bór mieszany świeży (24,8%), a pozostałe typy siedliskowe lasu jak las mieszany świeży, ols i las mieszany wilgotny stanowiły odpowiednio 14,2%, 9,1% i 4,7%. Obliczony wzorem Simpsona wskaźnik bioróżnorodności środowiska leśnego był wysoki i wynosił 0,84. Udział upraw leśnych sięgał 14,7%, młodników 16,5% a drzewostanów w wieku 80 – 120 lat 16,5%. Do granicy lasu przylegały trzęślicowe łąki, na których rosły głównie krzewy tarniny, głogu i trzmieliny. Łącznie stwierdzono 65 gatunków ptaków, z czego 25 to gatunki lęgowe zamieszkujące łąkę, 32 gatunki lęgowe występujące w lesie, a 16 gatunków zaobserwowano w lesie i na łące. Na łące dominowała pokląskwa Saxicola rubetra (5,3 par/10 ha) i szczygieł Carduelis carduelis (4,0 par/10 ha), które odpowiednio stanowiły 16,1% i 12,2% wszystkich obserwowanych ptaków. W lesie najliczniejsza była zięba Fringilla coelebs (18,9 pary/10 ha) i bogatka Parus major (12 par/10 ha). Ich udział wśród obserwowanych ptaków wynosił odpowiednio 18,8% i 12,0%. Najliczniejszym ptakiem, który występował w obydwu siedliskach był trznadel Emberiza citrinella. Słowa kluczowe: Puszcza Niepołomicka, ekoton leśno–polny, ornitofauna, zagęszczenie populacji, bioróżnorodność Summary: During 2009 and 2010 numbers and composition of avifauna inhabiting forest-meadow ecotone of southern part of Niepołomicka Forest was studied. The forest zone of ecotone was dominated by moist deciduous forest of Tilio-Carpinetum type (47,1%) and by fresh mixed coniferous of PinoQuercetum type (24,8%). Simpson’s diversity index calculated for forest types was high and amounted to 0,84. Forest young plantation and thicket constituted 14,7% and 16,5% of forest respectively. Participation of timber stand being 80 – 120 years old amounted to 16,5% of forest. The main component of the non-forest part of was wet meadow of Molinion caeruleae type with sparsely distributed shrubs such as blackthorn Prunus spinosa L., hawthorne tree Crataegus L. and spindle tree Euonymus L. Occurence of 65 bird species was recorded, out of which 25 breeding species were located in meadow, 32 species were nesting in forest and 16 species were found in both habitats. In meadow, most numerous species was whinchat, Saxicola rubetra (5,3 pairs/ 10 ha) and goldfinch, Carduelis carduelis (4,0 pairs/ 10 ha). These two species constituted 16,1% and 12,2 % of all recorded species, respectively. In forest most common was chaffinch, Fringilla coelebs (18,9 pairs/10 ha) and Great Tit, Parus major (12,0 pairs/ 10 ha). In both habitats Yellowhammer, Emberiza citronella was most abundant. Key words: forest-meadow ecotone, Niepołomicka Forest, population density, avifauna, biodiversity, southern Poland. 65 TOM III.indd 65 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Niedziołek, Kinga Wierzbicka, Marta Wojciuch-Płoskonka Wstęp Ekoton to strefa przejściowa między różnymi biocenozami, które przechodzą jedna w drugą bez ostro zaznaczonych granic. W ekotonie występują gatunki roślin charakterystyczne dla sąsiadujących formacji roślinnych [Falińska 1991], jak również gatunki specyficzne, których występowanie jest ograniczone do strefy przejścia [Trojan 1978]. W ekotonie mogą się pojawiać dwa przeciwne zjawiska. Efekt brzegowy polega na zwiększeniu różnorodności gatunkowej i liczebności występujących w ekotonie populacji, w stosunku do sąsiadujących ze sobą siedlisk [Hansen, Di Castri 1992]. Przeciwny efekt daje zjawisko załamania się cech. Następuje wtedy spadek różnorodności gatunkowej, zagęszczenia i liczebności gatunków w strefie przejściowej [Falińska 1990]. W badaniach nad ekologią ornitofauny znany jest efekt tzw. pułapki ekotonowej, polegającej na koncentracji drapieżników w strefie ekotonu, która prowadzi do ujemnego wskaźnika wzrostu liczebności populacji ptaków żyjących w strefie ekotonu [Gatek, Gysel 1978]. Pozytywny wpływ zagęszczenia ekotonów na ciężar poroży jelenia europejskiego wykazano na terenie Karpat [Bobek, Merta 1995]. Celem niniejszej pracy jest poznanie składu gatunkowego i liczebności populacji ptaków w ekotonie leśnołąkowym południowego kompleksu leśnego Puszczy Niepołomickiej przed wybudowaniem na tym terenie autostrady A-4 na odcinku Stanisławice-Damienice. Materiał i metody Puszcza Niepołomicka składa się z czterech oddzielnych kompleksów leśnych, położonych w widłach Wisły i Raby. Prace nad składem gatunkowym ornitofauny w ekotonie leśnopolnym o długości 3,5 km wykonano na południowej granicy leśnej głównego kompleksu Puszczy Niepołomickiej, pomiędzy miejscowościami: Stanisławice i Damienice. Jego szerokość w lesie wyznaczono na 100 m, natomiast na łąkach wynosił on około 200 m, co daje powierzchnię blisko 100 ha (1, 05 km2). W strefie leśnej ekotonów największy udział w jego długości posiadał las wilgotny (47,1%) i bór mieszany świeży (24,8%) a pozostałe typy siedliskowe lasu, jak las mieszany świeży, ols i las mieszany wilgotny stanowiły odpowiednio 14,2%, 9,1% i 4,7%. Obliczony wskaźnik bioróżnorodności środowiska leśnego [Simpson 1949] wynosił 0,84. Udział upraw leśnych w badanym ekotonie sięgał 14,7%, młodników 16,5%, a drzewostanów w wieku 80-120 lat wynosił 16,5%. Skład florystyczny łąk zachował cechy łąk trzęślicowych Molinietum medioeuropaeum. Większość łąk jest sporadycznie koszona, orana i umiarkowanie wypasana [Dubiel 2003]. Rosną tam głownie takie krzewy jak: tarnina, głóg i trzmielina. Jesienią 2010 na łąkach rozpoczęto budowę odcinka autostrady A-4, biegnącej wzdłuż badanej strefy ekotonowej. Badania terenowe prowadzone były od kwietnia do lipca 2009 roku oraz od marca do maja 2010 roku w godzinach porannych i tuż przed zmierzchem. Za każdym razem pokonywano tę samą trasę poczynając od leśniczówki w Damienicach, poprzez leśniczówkę w Stanisławicach i z powrotem. W jedną stronę poruszano się odcinkiem łąkowym, a wracano drogą leśna. Notowano wszystkie ptaki słyszane a przy pomocy lornetki identyfikowano poszczególne gatunki ptaków. W przypadku derkacza Crex crex i przepiórki Coturnix coturnix stosowano stymulację głosową z przenośnego odtwarzacza. Łącznie wykonano obserwacje w ciągu 240 dni. 66 TOM III.indd 66 3/9/12 4:48 AM Skład gatunkowy i liczebność ptaków w ekotonie leśno-polnym... Lp. Gatunek Pary lęgowe/10ha Dominacja par lęgowych (%) 1 pokląskwa Saxicola rubetra 5,3 16,1 2 szczygieł Carduelis carduelis 4,0 12,2 3 gąsiorek Lanius collurio 3,6 10,9 4 bażant Phasianus colchicus 2,4 7,4 5 potrzos Emberiza schoeniclus 2,3 7,0 6 trznadel Emberiza citrinella 1,9 5,7 7 skowronek Alauda arvensis 1,9 5,7 8 pliszka siwa Motacilla alba 1,6 4,8 9 kląskawka Saxicola rubicola 1,3 3,9 10 krzyżówka Anas platyrhynchos 1,3 3,9 11 świergotek Anthus trivialis 0,9 2,6 12 potrzeszcz Emberiza calandra 0,7 2,2 13 świerszczak Locustella naevia 0,7 2,2 14 mazurek Passer montanus 0,7 2,2 15 świergotek drzewny Anthus trivialis 0,7 2,2 16 dzwoniec Carduelis chloris 0,7 2,2 17 pliszka żółta Motacilla flava 0,7 2,2 18 srokosz Lanius excubitor 0,7 2,2 19 czajka Vanellus vanellus 0,7 2,2 20 cierniówka Sylvia communis 0,1 0,4 21 sierpówka Streptopelia decaocto 0,1 0,4 22 kukułka Cuculus canorus 0,1 0,4 23 kuropatwa Perdix perdix 0,1 0,4 24 łozówka Acrocephalus palustris 0,1 0,4 25 trzciniak Acrocephalus arundinaceus 0,1 0,4 32,9 100 Razem Tab. 1 Liczba lęgowych par ptaków gnieżdżących się na łące (70 ha) przyległej do południowej granicy leśnej Puszczy Niepołomickiej według obserwacji wykonanych od kwietnia do lipca 2009 i od marca do maja 2010. 67 TOM III.indd 67 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Niedziołek, Kinga Wierzbicka, Marta Wojciuch-Płoskonka Lp. Gatunek Pary lęgowe na 10 ha Dominacja par lęgowych (%) 1 zięba Fringilla coeleb 18,9 18,8 2 sikora bogatka Parus major 12,0 12,0 3 4 pierwiosnek Phylloscopus collybita rudzik Erithacus rubecul 11,1 8,6 11,1 8,5 5 kos Turdus merula 7,1 7,1 6 dzięcioł duży Dendrocopos major 5,4 5,4 7 czyż Carduelis spinus 4,3 4,3 8 kapturka Sylvia atricapilla 3,4 3,4 9 trznadel Emberiza citrinella 2,9 2,8 10 wilga Oriolus oriolus 2,6 2,6 11 sikora modraszka Cyanistes caeruleus 2,6 2,6 12 świergotek drzewny Anthus trivialis 2,0 2,0 13 grubodziób Coccothraustes coccothraustes 1,7 1,7 14 grzywacz Columba palumbus 1,7 1,7 15 sójka Garrulus glandarius 1,7 1,7 16 szpak Sturnus vulgaris 1,7 1,7 17 drozd śpiewak Turdus philomelos 1,4 1,4 18 pełzacz ogrodowy Certhia brachydactyla 1,4 1,4 19 piecuszek Phylloscopus trochilus) 1,4 1,4 20 muchołówka szara Muscicapa striata 1,4 1,4 21 świstunka leśna Phylloscopus sibilatrix 1,4 1,4 22 kowalik Sitta europaea 0,9 0,9 23 dzwoniec zwyczajny Carduelis chloris 0,9 0,9 24 pełzacz leśny Certhia familiaris 0,9 0,9 25 dzięcioł czarny Dryocopus martius 0,6 0,6 26 myszołów Buteo buteo 0,6 0,6 27 dzięcioł średni Dendrocopos medius 0,3 0,3 28 29 sikora czarnogłówka Parus montanus sikora uboga Poecile palustris 0,3 0,3 0,3 0,3 30 krętogłów Jynx torquilla 0,3 0,3 31 gajówka Sylvia borin 0,3 0,3 32 sikora sosnówka Periparus ater 0,3 0,3 100,3 100,0 Razem Tab. 2. Liczba lęgowych par ptaków gnieżdżących się w leśnej części badanego ekotonu (35 ha) przy południowej granicy leśnej Puszczy Niepołomickiej według obserwacji wykonanych od kwietna do lipca 2009 i od marca do maja 2010. 68 TOM III.indd 68 3/9/12 4:48 AM Skład gatunkowy i liczebność ptaków w ekotonie leśno-polnym... Wyniki Na terenie obszaru łąkowego badanego ekotonu gnieździło się 25 gatunków ptaków lęgowych (Tab. 1). Wśród nich 5 gatunków jak: Pokląskwa Saxicola rubetra, szczygieł Carduelis carduelis, gąsiorek Lanius collurio, bażant Phasianus colchicus oraz potrzos Emberiza schoeniclus stanowiło 53,6% wszystkich gnieżdżących się tam gatunków. Łącznie było to 230 par lęgowych co oznacza zagęszczenie 33 par/10 ha łąki. Obliczony wskaźnik bioróżnorodności Simpsona dla zespołu ptaków bytujących na łące wynosił 0,92. Na badanej łące gatunkami przelotnymi bądź zalatującymi był m.in.: bocian biały Ciconia ciconia, myszołów Buteo buteo, błotniak zbożowy Cirrus cyaneus, pustułka Falco tinunnculus, sierpówka Streptopelia decaocto, grzywacz Columba palumbus, dymówka Hirundo rustica, kapturka Sylvia atricapilla, piecuszek Phylloscopus trochilus, białorzytka Oenanthe oenanthe, rudzik Erithacus rubecula, kos Turdus merula, kwiczoł Turdus merula, śpiewak Turdus philomelos, sikora bogatka Parus major. Zatem łącznie w strefie łąkowej ekotonu wykazano 44 gatunki ptaków lęgowych oraz przelotnych zalatujących. Liczba gatunków lęgowych na terenach leśnych badanego ekotonu wynosiła 32, a więc była wyższa gatunków ptaków lęgowych zaobserwowanych w łąkowej części ekotonu (Tab. 2). Do zdecydowanych dominantów należała zięba Fringilla coeleb, bogatka Parus major, pierwiosnek Phylloscopus collybita, rudzik Erithacus rubecula oraz kos Turdus merula. W badanym lesie położonym w strefie badanego ekotonu wykazano łącznie 351 par lęgowych 100,3 par/ 10 ha lasu. Obliczony wskaźnik bioróżnorodności Simpsona dla zespołu ptaków obserwowanych w badanym lesie wynosił 0,915. Na tym terenie gatunkami przelotnymi bądź zalatującymi były: krogulec Accipiter nisus, dudek Upupa epops, gąsiorek Laniu collurio, muchołówka białoszyja Ficedula albicollis, szczygieł Carduelis carduelis i wróbel domowy Passer domesticus. Łącznie w strefie leśnej wykazano 38 gatunków ptaków lęgowych oraz przelotnych i zalatujących. Zarówno w strefie łąkowej i leśnej badanego ekotonu gnieździły się m.in.: myszołów Buteo buteo, grzywacz Columba palumbus, świergotek drzewny Anthus trivialis, kapturka Sylwia atricapilla, piecuszek Phylloscopus trochilus, rudzik Erithacus rubecula, kos Turdus merula, śpiewak Turdus philomelos, bogatka Parus major, kowalik Sitta europaea, trznadel Emberiza citrinella, dzwoniec Carduelis chloris. Dyskusja W łąkowej części ekotonu stwierdzono występowanie 44 gatunków ptaków, co jest zbliżoną wartością do innych terenów pozostałych obszarów. Na łąkach w okolicach Rzeszowa zaobserwowano 41 gatunków [Kawa 1998], a na łąkach w północnej części Puszczy Niepołomickiej stwierdzono 60 gatunków [Draus 2008]. Na łąkach w okolicach Puszczy Kampinoskiej zaobserwowano 50 gatunków [Pepłowska-Marczak 2008]. W leśnej części badanego ekotonu zaobserwowano 38 gatunków ptaków. W innych tego rodzaju siedliskach liczba ta była podobna. Głowaciński [1975] wykazał obecność 35 gatunków w lasach grądowych Puszczy Niepołomickiej. W badanym ekotonie leśno-polnym wykazanie obecności 65 gatunków ptaków jest na tym terenie wynikiem wysokiej bioróżnorodności siedlisk. Bogactwo gatunkowe na tym terenie wiąże się prawdopodobnie z dużą wilgotnością siedlisk i obecnością różnych gatunków owadów stanowiących potencjalną bazę pokarmową wielu gatunków ptaków. Dodatkowo badany ekoton posiada strukturę stopniowego pochodzenia środowiska leśnego w przyległe do niego zarośla krzewów, jak tarnina Prunus spinosa, głóg Crataegus sp., trzmielina Euonymus europaea, bez czarny Sambucus nigra i inne gatunki krzewów. Przeciętnie na 1 km badanego ekotonu przypada 15,9 kg owoców i nasion krzewów [Wierzbicka, dane niepublikowane]. 69 TOM III.indd 69 3/9/12 4:48 AM Katarzyna Niedziołek, Kinga Wierzbicka, Marta Wojciuch-Płoskonka Reasumując teren ekotonu leśno-łąkowego można zaliczyć do terenów o dużej liczbie gatunków ptaków, wśród których można zaobserwować gatunki typowe dla danego siedliska, pospolite w całym kraju, ale też rzadkie. Prawdopodobnie budowa autostrady A-4 zmieni charakter siedlisk, gdyż nastąpi osuszenie terenu. Intensywny ruch samochodowy może zmienić także zasoby potencjalnej bazy pokarmowej dla lokalnej ornitofauny. Ponadto w obrębie autostrady może wzrosnąć liczba ginących bezkręgowców, jak również płazów i gryzoni. Dlatego w kolejnych latach jest przewidziany regularny monitoring liczebności oraz składu gatunkowego ornitofauny bytującej w strefie badanego ekotonu. Literatura Dubiel E. 2003. Rośliny naczyniowe Puszczy Niepołomickiej. Wydawnictwo UJ. Kraków. Draus B. 2008. Waloryzacja przyrodnicza zachodniej części polany Chobot (Puszcza Niepołomicka) w perspektywie budowy żwirowni na obszarze sieci Natura 2000. Fundacja Wspierania Inicjatyw Ekologicznych. Falińska K. 1990. Osobnik, populacja, fitocenoza, PWN Warszawa. Falińska K. 1991. Plant demography in Vegetation succession. Kluwer Acodemic Publishers. Gates J.E., Gysel L.W.. 1978. Avian nest dispersion and fledging success in field forest ecotones, Ecology 59: 871-883. Głowaciński Z. 1975. Ptaki Puszczy Niepołomickiej. Acta Zool. Cracov. Kraków, 20(1):1-87. Hansen A.J., di Castri F. 1992. Landscape boundaries: consequences for biotic diversity and ecological flow. Springer-Verlag. Kawa P. 1998 Ptaki lęgowe łąk okolic Rzeszowa. Badania nad ornitofauną Ziemi Przemyskiej 6: 99-105. Pepłowska-Marczak D. 2008. Ptaki łąk i ich ochrona. Praki Narodowe 3: 14-16. Simpson E.H. 1994. Measurement of diversity Nature 163: 688. Trojan P. 1978. Ekologia ogólna. PWRiL. Warszawa. Adres do korespondencji: Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Bogusław Bobek 70 TOM III.indd 70 3/9/12 4:48 AM Łukasz Pogoński EPISTEME 12/2011, t. II s.71-76 ISSN 1895-4421 Czynniki wpływające na występowanie kornika drukarza Ips typographus (L.) i rytownika pospolitego Pityogenes chalcographus (L.) na wywrotach świerkowych w Górach Bardzkich i Złotych Factors influencing the appearance of the Ips typographus (L.) and Pityogenes chalcographus (L.) on Picea abies windfalls in Bardzkie and Złote Mountains Abstrakt: W 2008 i 2009 roku, na strzałach wywrotów świerkowych w Górach Bardzkich i Złotych badano wpływ grubości kory, łyka, miazgi i korka na występowanie Ips typographus (L.) i Pityogenes chalcographus (L.). Na wywróconych zimą strzałach drzew w jednometrowych sekcjach określano frekwencję i gęstość zasiedlenia wyżej wymienionych gatunków w relacji do grubości kory, łyka, miazgi oraz korka. Stwierdzono, że I. typographus nie występował na sekcjach o łyku, które nie przekraczało grubości 1,51 mm. Występowanie P. chalcographus ograniczała z kolei grubość korka większa niż 4,51 mm. Współczynniki korelacji pomiędzy gęstością zasiedlenia sekcji a średnią grubością kory, łyka i miazgi oraz korka dla I. typographus (0,464; 0,456; 0,401) i P. chalcographus (-0,455; -0,404; -0,444), mogą wskazywać na istnienie także innych czynników wpływających na warunki kształtujące obecność szkodliwych owadów na strzałach powalonych drzew. Słowa kluczowe: świerk, wywroty, Ips typographus, Pityogenes chalcographus, frekwencja, gęstość zasiedlenia Summary: In the years 2008 and 2009, on Picea abies windfalls in Bardzkie and Złote Mountains the research was made on the influence of the thickness of the bark, phloem, cambium and fellem on the appearance of Ips typhographus (L.) and Pityogenes chalcographus (L.). On felled in winter trees, in one meter sections we estimated the frequency and settlement density of these species in relation to the thickness of the bark, phloem, cambium zone and fellem. We stated that I. typographus did not appear in sections when the phloem was not thicker than 1,51 mm. The appearance of the P. chalcographus was restricted by the thickness of the fellem more than 4,51. Correlation factors between the density of settlement section and the average thickness of the bark, phloem, cambium zone and fellem for I. typhographus (0,464; 0,456; 0,401) and P. chalcographus (-0,455; -0,404; -0,444) may indicate the existence of the other factors influencing the conditions creating the appearance of the pernicious insects on the felled trees. Key words: spruce, windfalls, frequency, density of settlement 71 TOM III.indd 71 3/9/12 4:48 AM Łukasz Pogoński Wstęp Kornik drukarz Ips typographus (L.) i rytownik pospolity Pityogenes chalcographus (L.) to jedne z najgroźniejszych szkodników wtórnych w górskich drzewostanach świerkowych. O ile kornik drukarz występuje na dolnych partiach drzew i w grubszych drzewostanach [Bilczyński 1974], rytownik pospolity jest gatunkiem związanym głównie z drągowinami i młodnikami oraz górnymi częściami strzał i gałęziami koron [Ossowska 1990]. Można zatem przypuszczać, że występują czynniki sprzyjające odmiennemu rozmieszczeniu tych szkodników na drzewach. Wpływ mogą mieć między innymi: grubość kory, średnica analizowanych sekcji, lub wielkość ciała chrząszczy [Grunwald 1986, Ossowska 1990]. Określenie stopnia atrakcyjności powalonych drzew oraz czynników wpływających na zasiedlanie przez szkodniki wtórne, połączone ze znajomością biologii tych owadów jest kluczowe dla wypracowania skutecznych metod ich zwalczania. Uwzględniając powyższe przesłanki postawiono hipotezę, że na występowanie kornika drukarza i rytownika pospolitego na wywrotach świerkowych wpływa: grubość kory, grubość łyka i miazgi oraz grubość korka. Badania miały na celu : • określenie frekwencji i gęstości zasiedlenia w wyróżnionych sekcjach strzał wywrotów świerkowych przez kornika drukarza i rytownika pospolitego, • określenie wpływu grubości kory, łyka i miazgi oraz korka na gęstość zasiedlenia i rozmieszczenie kornika drukarza i rytownika pospolitego. Materiały i metody Badania prowadzone były na wywrotach świerkowych w Górach Bardzkich i Złotych na terenie Nadleśnictwa Bardo Śląskie w latach 2008 i 2009, na 11 powierzchniach zlokalizowanych w drzewostanach z dominującym udziałem świerka. Obserwacje prowadzono na powalonych zimą drzewach połączonych systemem korzeniowym z glebą, na jednometrowych sekcjach. Wysokość wywrotów zawierała się w przedziale 15,6-29,5 m, natomiast pierśnica 23,5-56,6 cm. Wiosną, po zaobserwowaniu śladów wgryzień pierwszej generacji kornika drukarza i rytownika pospolitego, pobrano promieniowo po 4 wycinki kory wraz z łykiem z każdej sekcji na badanych strzałach drzew. Podczas cotygodniowej kontroli zliczano liczbę komór godowych i chodników macierzystych kornika drukarza i rytownika pospolitego na sekcjach, co posłużyło do określenia gęstości zasiedlenia sekcji z całego okresu obserwacji. W celu określenia wpływu grubości kory, łyka i miazgi na gęstość zasiedlenia pomierzono również nie zasiedlone sekcje strzał. Podczas prac kameralnych określono frekwencję, wskaźnik gęstości zasiedlenia dla wszystkich sekcji oraz średnią grubość łyka i miazgi dla każdej sekcji. W celu określenia zależności między gęstością zasiedlenia sekcji przez kornika drukarza i rytownika pospolitego a grubością kory, łyka i miazgi oraz korka, obliczono współczynnik korelacji porządku rang Spearmana. Pobrane wycinki kory skanowano i wykorzystując program Corel Draw 12 (narzędzie – wymiary) zmierzono grubość kory, łyka i miazgi oraz korka. Analizy statystyczne wykonano przy użyciu programu Statistica 9.0 72 TOM III.indd 72 3/9/12 4:48 AM Czynniki wpływające na występowanie kornika drukarza... Wyniki Podczas badań przeanalizowano 408 jednometrowych sekcji strzał na 18 wywrotach świerkowych. Frekwencja występowania kornika drukarza w sekcjach strzał świerków w 2008 roku wyniosła 88%, a w roku następnym 86 %. Średnia gęstość zasiedlenia wszystkich sekcji pni w roku 2008 kształtowała się na poziomie 1,87 szt./dm2 oraz 2,88 szt./dm2 w roku 2009 r. Rytownik pospolity osiągnął niższą frekwencję na strzałach niż kornik drukarz, bowiem w roku 2008 wyniosła ona 65% i 60% w roku 2009. Natomiast średnia gęstość zasiedlenia dla tego gatunku była znacznie wyższa niż dla kornika drukarza i wynosiła 6,95 szt./dm2 w 2008 r. i 5,78 szt./dm2 w 2009 r. Kornika drukarza stwierdzono pod korą niemal we wszystkich przedziałach jej grubości. Najwyższą gęstość zasiedlenia tego gatunku obserwowano pod korą średniej grubości (3,51-10 mm). Rzadziej występował pod korą cienką (do 3,5 mm) oraz najgrubszą (powyżej 10 mm) (ryc. 1a). Rytownik pospolity zasiedlał sekcje o grubości kory od 2 do 9,5 mm. Najliczniej występował pod cienka korą (poniżej 4 mm), nielicznie na sekcjach z korą grubą (8,51-9,5 mm). W przedziale grubości kory 4,018,5 mm gęstość zasiedlenia utrzymywała się na stosunkowo stałym poziomie (ryc. 1b). 2 Średnia gęstość zasiedlenia (szt./dm ) Średnia gęstość zasiedlenia (szt./dm2 ) 35 30 25 20 15 3,51-4 3,51-4 4,01-4,5 4,01-4,5 4,51-5 5,01-5,5 Grubość kory (mm) Grubość kory (mm) 4,51-5 5,01-5,5 6,51-7 5 3,01-3,5 7,01-7,5 10 2,51-3 3,01-3,5 5,51-6 0 2,51-3 6,01-6,5 -5 -10 12 8 10 6 4 2 0 -2 2,01 -2,5 2,01-2,5 5,51-6 6,01-6,5 6,51-7 7,01-7,5 7,51-8 7,51-8 8,01-8,5 8,01-8,5 8,51-9 8,51-9 9,01-9,5 9,01-9,5 9,51-10 9,51-10 10,01-10,5 10,01-10,5 Ryc. 1. Gęstość zasiedlenia sekcji wywrotów świerkowych przez kornika drukarza I. typographus (a po lewej) i rytownika pospolitego P. chalcographus (b - po prawej) w zależności od grubości kory. Rytownik pospolity wykazywał znacznie większą od kornika drukarza gęstość zasiedlenia na sekcjach, których grubość korka była mniejsza niż 1,5-2 mm (ryc. 2b). Na sekcjach o grubości korka od 4,51 mm do 6 mm rytownik pospolity nie występował. Kornik drukarz najchętniej występował pod korkiem o grubości od 2,01 mm do 5,5 mm, mniej licznie pod cienkim i grubym (ryc. 2a). Gęstość zasiedlenia sekcji wywrotów świerkowych przez kornika drukarza i rytownika pospolitego zmieniała się w zależności od średniej grubości łyka i miazgi. Kornika drukarza nie stwierdzono w łyku o grubości poniżej 1,51 mm. Liczniej jego żerowiska pojawiały się dopiero w łyku o grubości powyżej 2 mm. Gęstości zasiedlenia sekcji przez ten gatunek wzrastały wraz ze wzrostem grubości łyka i miazgi (ryc. 2a). Rytownik pospolity występował najliczniej w łyku o grubości do 3 mm, wraz ze wzrostem jego grubości gęstość zasiedlenia zmniejszała się (ryc. 2b). Gęstość zasiedlenia była średni skorelowana [Kasprzak, Niedbała 1981] z grubością kory, łyka i miazgi oraz korka, zarówno w przypadku kornika drukarza jak i rytownika pospolitego (tab. 1). 73 TOM III.indd 73 3/9/12 4:48 AM Łukasz Pogoński Średnia gęstość zasiedlenia (szt./dm2 ) Średnia gęstość zasiedlenia (szt./dm2 ) 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 1,51-2 1,51-2 1,01-1,5 1,01-1,5 0,51-1,0 0,51-1,0 3,01-3,5 3,01-3,5 2,51-3 3,51-4 3,51-4 Grubo śćkorka (mm) 2,01-2,5 2,51-3 Gruboś ć korka(mm ) 2,01-2,5 4,51-5 4,51-5 4,01-4,5 4,01-4,5 5,51-6 5,51-6 Ryc. 2. Gęstość zasiedlenia sekcji wywrotów świerkowych przez kornika drukarza I. typographus (a) i rytownika pospolitego P. chalcographus (b) w zależności od grubości korka. Średnia gęstość zasiedlenia (szt./dm2 ) 30 25 20 15 5 0 -5 10 8 6 4 2 0 -2 10 Średnia gęstość zasiedlenia (szt./dm2 ) Grubość łyka i miazgi (mm) 1,01-1,5 1,51-2 2,01-2,5 2,51-3 3,01-3,5 3,51-4 4,01-4,5 4,51-5 5,01-5,5 Grubość łyka i miazgi (mm) 1,01-1,5 1,51-2 2,01-2,5 2,51-3 3,01-3,5 3,51-4 4,01-4,5 4,51-5 5,01-5,5 Ryc.3. Gęstość zasiedlenia sekcji wywrotów świerkowych przez kornika drukarza I. typographus (a) i rytownika pospolitego P. chalcographus (b) w zależności od grubości łyka i miazgi. Dyskusja i wnioski Uzyskane wyniki dotyczące frekwencji występowania i gęstości zasiedlenia kornika drukarza i rytownika pospolitego na strzałach powalonych świerków dowodzą, iż stanowią one doskonały materiał lęgowy dla tych szkodników. Stwierdzone wartości ekologicznych wskaźników frekwencji występowania i gęstości zasiedlenia są zbliżone do podawanych przez Capeckiego [1978], Grodzkiego [2003] 74 TOM III.indd 74 3/9/12 4:48 AM Czynniki wpływające na występowanie kornika drukarza... i Grodzkiego i in. [2006, 2008]. Należy zauważyć, że wysokie wskaźniki frekwencji i gęstości zasiedlenia dla kornika drukarza wykazane w Górach Bardzkich i Złotych, znajdują potwierdzenie w obserwacjach Grodzkiego [1996], który zwraca uwagę na wysoką liczebność populacji tego szkodnika w Sudetach Zachodnich. Czynnikiem ograniczającym występowanie kornika drukarza a jednocześnie sprzyjającym rytownikowi pospolitemu może być grubość kory. Niewielka wysokość ciała tego gatunku sprawia, że może on zasiedlać partie części strzał niedostępne dla większego kornika drukarza, co może wyjaśniać wysokie gęstości zasiedlenia rytownika pospolitego pod cienką korą i w łyku mniejszych grubości. Ossowska [1990] badając zasiedlenie świerków w drzewostanach krynickich stwierdziła występowanie rytownika pospolitego pod korą o grubości 1-7,5 mm, podobne wielkości odnotował Grünwald [1986]. Szersze spektrum pomiarowe w Górach Bardzkich i Złotych pokazuje, że ten gatunek występuje również pod kora grubszą, jednak wówczas mniejsza jest jego gęstość zasiedlenia. Świadczy to o dużej plastyczności tego szkodnika, na co również zwracali uwagę Grünwald [1986] i Grodzki [1996]. Grünwald [1986] przyjmuje, że minimalna grubość kory jaka jest potrzebna kornikowi drukarzowi do rozwoju wynosi 2,5 mm. W drzewostanach Gór Bardzkich i Złotych owad ten wystąpił w przedziale kory cieńszej (2-2,5 mm), jednak z niewielką gęstością zasiedlenia [0,04 szt./ dm2). Bardziej licznie zasiedlał sekcje gdy grubość kory osiągała 3,5-4 mm. Cecha Grubość kory (mm) Grubość łyka i miazgi (mm) Grubość korka (mm) Ips typographus Pityogenes chalcographus Gęstość zasiedlenia sekcji (szt./dm2) 0,464 -0,455 N=408 N=408 0,456 -0,404 N=408 N=408 0,401 -0,444 N=408 N=408 Tab. 1. Współczynnik korelacji porządku Rang Spearmana między grubością kory, łyka i miazgi, korka a gęstością zasiedlenia sekcji przez kornika drukarza I. typographus i rytownika pospolitego P. chalcographus, * wartości pogrubione są istotne statystycznie na poziomie 0,05 Franceschi i in. [1998] podaje, że żerowisko kornika drukarza niszczy warstwy łyka, kambium oraz niektóre wierzchnie warstwy drewna. Dlatego czynnikiem lepiej obrazującym występowanie tego gatunku może być grubość łyka. Według Pfeffera [1994] najkorzystniejsza grubość łyka dla rozwoju kornika drukarza wynosi 3 mm i więcej. W drzewostanach Nadleśnictwa Bardo Śląskie gatunek ten występował licznie w łyku o grubości 2,01-5,5 mm. Najwyższe średnie gęstości zasiedlenia zaobserwowano w łyku z przedziałów 4,01-4,5 mm i grubszych. Rytownik pospolity najchętniej zasiedlał łyko o grubości do 3 mm. Wraz ze wzrostem jego grubości gęstość zasiedlenia tego gatunku malała. Można zatem przypuszczać, że przegrywa on konkurencję z kornikiem drukarzem o bazę lęgową na pniach o grubszym łyku. Według Capeckiego [1978] w przypadku masowego występowania szkodników, strefy ich występowania wzajemnie się przenikają, wówczas owady większe (I. typographus) zmuszają pozostałe (P. chalcographus), do zasiedlania miejsc mniej odpowiadających rozwojowi. 75 TOM III.indd 75 3/9/12 4:48 AM Łukasz Pogoński Grünwald [1986] badając wywroty świerkowe stwierdza korelacje między grubością kory a gęstością zasiedlenia, zarówno dla kornika drukarza (r=0,308; p<0,01) jak i rytownika pospolitego (r=0,301; p<0,01). W Górach Bardzkich i Złotych gęstość zasiedlenia sekcji jest średnio skorelowana z grubością kory, łyka i miazgi oraz korka dla obu gatunków. Może to wskazywać na większe zróżnicowanie czynników wpływających na występowanie tych szkodników na pniach drzew oraz dużą plastyczność tych gatunków (Grodzki 1996, Grünwald 1986). Literatura Bilczyński S., 1974. Szkodniki wtórne drzew iglastych. PWRLiL, Warszawa. Capecki Z., 1978: Badania nad owadami kambio- i ksylofagicznymi rozwijającymi się w górskich lasach świerkowych uszkodzonych przez wiatr i okiść. Prace Inst. Bad. Leś. 563: 37-117. Franceschi V.R., Krekling T., Berryman A.A., Christiansen E. 1998. Specialized phloem parenchyma cells in Norway spruce (Pinaceae) bark are an important site of defense reactions. American Journal of Botany, 85:601-615. Grodzki W. 1996. Występowanie rytownika pospolitego Pityogenes chalcographus (L.) w świerczynach Sudetów Zachodnich. Prace Instytutu Badawczego Leśnictwa, ser. B 28: 63-69. Grodzki W. 2003. Wpływ syntetycznych feromonów na zasiedlenie drzew pułapkowych przez rytownika pospolitego Pityogenes chalcographus (L.) (Col.: Scolytidae). Sylwan, 11: 54-60. Grodzki W. Loch J., Armatys P. 2006. Występowanie kornika drukarza Ips typographus (L.) w uszkodzonych przez wiatr drzewostanach świerkowych masywu Kudłonia w Gorczańskim Parku Narodowym. Ochrona Beskidów Zachodnich, 1: 125-137 Grodzki W., Kosibowicz M., Mączka T. 2008. Skuteczność wystawiania pułapek feromonowych na w sąsiedztwie wiatrowałów i wiatrołomów. Prace Inst. Bad. Leśn, 69: 365-370. Grünwald M. 1986. Ecological segregation of bark beetles (Coleoptera, Scolytidae) of spruce. Z. angew. Ent., 101: 176-187. Kasprzak K., Niedbała W. 1981. Wskaźniki biocenotyczne stosowane przy porządkowaniu i analizie danych w badaniach ilościowych (red.) Górny M., Grüm L. Metody stosowane w zoologii gleby. PWN, Warszawa. Ossowska M. 1990. Biologia i ekologia Pityogenesa chalcographus ego. Las Polski, 7:12-13. Pfeffer A. 1994. Vzniku kurovcově kalamity. Kůrovcovă kalamita: přičiny, rozsah, ochrana. BRNO ŬNOR, 38-43. Adres do korespondencji: Łukasz Pogoński Katedra Ochrony Lasu i Klimatologii Leśnej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Wojciech Ząbecki 76 TOM III.indd 76 3/9/12 4:48 AM Anna Przystupińska EPISTEME 12/2011, t. II s.77-82 ISSN 1895-4421 PREFERENCJE SIEDLISKOWE BOBRÓW W BORACH DOLNOŚLĄSKICH Habitat selection of beavers in Bory Dolnośląskie Forest Abstrakt: Prace zostały wykonane w Nadleśnictwie Ruszów położonym w południowo – zachodniej części Borów Dolnośląskich. Powierzchnia leśna nadleśnictwa wynosi 17,8 tys. ha, w których dominują bór świeży i bór mieszany wilgotny zajmujące odpowiednio 44,0% i 30% lasów. Siedliska liściaste reprezentowane przez ols, las wilgotny i las łęgowy obejmują łącznie 1,3% powierzchni leśnej. Głównym gatunkiem lasotwórczym jest sosna (93,9%), a w strukturze wiekowej drzewostanów dominuje III klasa wieku (42,7%). W latach 2002 – 2003 na teren Nadleśnictwa wprowadzono 12 rodzin bobrzych. Badania dotyczące występowania bobrów wykonano w roku 2010, lokalizując 18 stanowisk bobrów. Na podstawie map leśnych dla każdego stanowiska określono typ siedliskowy lasu, gatunki panujące i klasę wiekową drzewostanów. Proporcje poszczególnych kategorii lasu traktowano jako dostępność siedlisk, a proporcje stanowisk bobrowych w kategoriach lasu jako wykorzystanie danego siedliska. Testem Bailey’a weryfikowano statystyczną istotność uzyskanych wyników. Bobry preferowały ols, las wilgotny i las łęgowy, a pozostałe typy siedliskowe lasu były użytkowane losowo. Preferowanymi gatunkami lasotwórczymi była topola i jesion. Zwierzęta unikały drzewostanów sosnowych, a pozostałe gatunki panujące były wykorzystywane losowo. Wszystkie klasy wiekowe drzewostanów były wykorzystywane losowo. Słowa kluczowe: bobry, Nadleśnictwo Ruszów, siedliska leśne Summary: Data were collected in Ruszów Forest District that is situated in South western part of Bory Dolnośląskie Forest. Forest District Ruszów covers 17,8 thousands ha of woodland in which fresh coniferous forest (Leucobryo Pinetum) and moist mixed coniferous forest occupy 44,0% and 30,0% of the land respectively. Deciduous forest (moist and wet sites) cover only 1,3% of this woodland . The dominant tree species is Scotch pine Pinus silvestris constituting 93,3% composition of all tree species. The main age class (40-60 years) covers 42,7% of the total forest area. During 2002-2003, 12 pairs of beavers was introduced in Ruszów Forest District. Research on beaver distribution were carried out in 2010. In the whole study area 18 beaver colonies was located. Using forest maps, for each location forest type, age class of forest and dominant tree species were determined. It was assumed that proportion of each forest category in the study area is availability of forest habitats. Proportion of categories in which beavers were located were treated as habitat use. Statistical significance of the obtained results were calculated by Bailey test. According to this test the beavers preferred alder forest, moist deciduous and wet deciduous forest. Forest where poplar and ash tree were dominant tree species were preferred by beavers. The animals avoided pine forest. The other dominant tree species and all age class forest were used by beavers randomly. Key words: beavers, Forest District Ruszów, forest sites 77 TOM III.indd 77 3/9/12 4:48 AM Anna Przystupińska Wstęp Odbudowa populacji bobra (Castor fiber L. 1758) w Polsce zakończyła się spektakularnym sukcesem. Bezpośrednio po II wojnie światowej obszar Polski w nowych granicach był zasiedlony przez około 200 osobników [Żurowski 1980, 1984, Kostecka i in. 2005]. Zwierzęta występowały w dorzeczu Pasłęki na Mazurach. Utworzenie przez profesora W. Żurowskiego zamkniętej hodowli bobra w Stacji Terenowej PAN w Popielnie spowodowało wprowadzenie wyhodowanych tam bobrów na tereny Polski północno-wschodniej a następnie w dorzecze Wisły i Odry. W roku 2000 liczbę bobrów szacowano na 18 tysięcy [Czech 2000], zaś w 2005 podawano liczebność 21 tys. zwierząt [Kostecka i in. 2005], które spowodowały istotny konflikt z człowiekiem. Problemem stało się podtapianie łąk, lasów, osłabienie wałów przeciwpowodziowych, zalewanie dróg jak również szkody w drzewostanach- zwłaszcza na uprawach leśnych [Czech, 2000]. W latach 2002-2003 wprowadzono na teren Nadleśnictwa Ruszów 12 par bobrzych. Dlatego celem niniejszej pracy była lokalizacja stanowisk bobrów na tym terenie po okresie 8 lat od wykonania reintrodukcji oraz charakterystyka preferowanych siedlisk leśnych przez ten gatunek. Materiał i metody Obszar Nadleśnictwa Ruszów wchodzi w skład Borów Dolnośląskich, które są jednym z największych zwartych kompleksów leśnych w Europie Środkowej, a ich powierzchnia leśna wynosi około 165 tys. ha. Teren Borów Dolnośląskich pokrywa sieć rzek, z których najważniejsze to Nysa Łużycka stanowiąca zachodnią granicę państwa oraz Kwista, Bóbr i Szprotawa [Płaksej 2007]. Głównym typem siedliskowym lasu są tutaj siedliska boru świeżego i boru mieszanego wilgotnego, które stanowią odpowiednio 44,0 i 30,0 procent powierzchni tego kompleksu leśnego. Udział siedlisk liściastych jest znikomy, gdyż olsy, las wilgotny i las łęgowy sięga około 1,3%. Dominują tutaj drzewostany będące w wieku 40-60 lat, które pokrywają 42,7% powierzchni leśnej tego kompleksu leśnego. Drzewostany w wieku do 20 lat oraz w wieku powyżej 100 lat stanowią odpowiednio 12,7 i 6,1% powierzchni leśnej. Podstawowym gatunkiem lasotwórczym jest sosna, której udział w drzewostanach sięga 93,9%. Gatunki liściaste posiadają niewielki udział, w którym najważniejsza jest brzoza (3,3% udziału). Obecna gospodarka leśna dąży do zwiększenia udziału liściastych gatunków lasotwórczych, trwają również prace nad zlikwidowaniem negatywnych skutków osuszania terenu, który nastąpił w ubiegłym wieku na skutek budowy sieci rowów melioracyjnych. W roku 2010 zebrano informacje dotyczące lokalizacji 18 stanowisk bobrów w Nadleśnictwie Ruszów. Przy pomocy map leśnych określono typ siedliskowy lasu, wiek drzewostanów oraz udział gatunków panujących w miejscach gdzie znajdowały się stanowiska bobrowe. W celu określenia preferencji każdej z wymienionych powyżej kategorii lasu, proporcje typów siedliskowych lasu, klasy wiekowe drzewostanów oraz udział gatunków panujących w nadleśnictwie traktowano jako dostępność siedlisk (A), natomiast proporcje siedlisk, w których wykryto stanowiska bobrów jako ich wykorzystanie (B). Iloraz B/A był wskaźnikiem preferencji (wartość większa niż 1,0) lub unikania (wartość mniejsza niż 1,0) danej kategorii lasu przez bobry. Statystyczną istotność tych wyników testowano zgodnie z postulatami Cherry`ego [Cherry 1998] poprzez wyznaczenie 95% przedziałów ufności Bailey`a [Bailey 1980]. Jeśli dostępność danej kategorii lasu mieściła się w obrębie wyznaczonych przedziałów ufności to oznaczała losowe wykorzystanie przez bobry badanej kategorii lasu. Jeśli dostępności danej kategorii były wyższe od górnej granicy przedziałów ufności to taka kategoria lasu 78 TOM III.indd 78 3/9/12 4:48 AM Preferencje siedliskowe bobrów w borach dolnośląskich była przez bobry unikana. Natomiast jeśli dostępność siedliska była niższa od dolnej granicy przedziałów ufności to siedlisko było przez bobry preferowane. Brzoza ścięta przez bobry oraz miejsce żerowania bobrów w Nadleśnictwie Ruszów (fot. A. Przystupińska) Wyniki Na terenie Nadleśnictwa Ruszów zlokalizowano łącznie 18 stanowisk bobra. Najwięcej stanowisk wykryto w borze mieszanym wilgotnym (n= 5) oraz w lesie łęgowym (n= 5) (Tab. 1.). Stanowiska bobrów znajdowały się głównie w drzewostanach będących w wieku 40 – 60 lat (n = 9) oraz będących w wieku 20- 40 lat (n= 5) (Tab. 2.). W drzewostanach sosnowych zlokalizowanych zostało 8 stanowisk bobra (Tab. 3.). Wskaźnik preferencji stanowisk bobrów względem typów siedliskowych lasu wskazuje, iż bobry preferowały bór mieszany świeży, ols, las wilgotny i las łęgowy. Jednakże test Bailey`a wykazał, iż preferencja boru mieszanego świeżego nie była statystycznie istotna i ten typ siedliskowy lasu był przez bobry wybierany losowo. Podobnie trzy pozostałe typy siedliskowe lasu (bór wilgotny, bór mieszany wilgotny i bór świeży), chociaż posiadały wskaźnik preferencji poniżej jedności, były sklasyfikowane przez test Bailey`a jako typy siedliskowe lasu kolonizowane przez bobry losowo (Tab. 1.). W przypadku klas wiekowych żadna z nich nie była istotnie preferowana bądź unikana. Wskaźnik preferencji powyżej jedności wykazano dla drzewostanów będących w wieku od 20 -80 la, jednak nie była to preferencja statystycznie istotna (Tab. 2.). Dla gatunków panujących wyniki obliczeń wykazały unikanie drzewostanów sosnowych, które zostało potwierdzone testem Bailey`a. Dla pozostałych gatunków panujących wskaźniki preferencji były powyżej jedności, jednakże statystycznie istotną preferencje wykazano jedynie dla drzewostanów jesionowych i topolowych. Drzewostany olszowe, dębowe i brzozowe były przez zwierzęta wykorzystane losowo. 79 TOM III.indd 79 3/9/12 4:48 AM Anna Przystupińska Typ siedliskowy Dostępność siedliska [ha] Udział typu siedliskowego (A) Liczba stanowisk Udział stanowisk (B) Dolna granica Górna granica Preferencja Wskaźnik preferencji (B/A) Przedziały ufności BW 2571,27 0,165 1 0,056 0,009 0,336 0 0,339 BMW 4656,25 0,300 5 0,278 0,043 0,595 0 0,927 Bśw 6842,80 0,440 3 0,166 0,007 0,478 0 0,377 BMśw 1270,09 0,082 2 0,110 0,000 0,411 0 1,341 OL 84,59 0,005 1 0,056 0,009 0,336 + 11,2 LW 7,88 0,001 1 0,056 0,009 0,336 + 56,0 LŁ 106,18 0,007 5 0,278 0,043 0,595 + 39,7 Razem 15539,06 1,00 18 1,00 Tab. 1. Preferencje siedliskowe bobrów względem typów siedliskowych lasu w Nadleśnictwie Ruszów Udział klas wieku (A) Liczba stanowisk Udział stanowisk (B) Preferencja Wskaźnik preferencji (B/A) 1859,62 0,127 1 0,056 0,007 0,326 0 0,441 II 3581,64 0,244 5 0,278 0,050 0,585 0 1,139 III 6247,49 0,427 9 0,500 0,181 0,777 0 1,171 IV 2056,49 0,141 2 0,110 0,000 0,401 0 2,844 VI 899,08 0,061 1 0,056 0,007 0,326 0 0,918 Razem 14644,32 1,00 18 1,00 Górna granica Dostępność klas wieku [ha] I Dolna granica Klasa wiekowa Przedziały ufności Tab. 2. Preferencje siedliskowe bobrów względem klas wiekowych drzewostanu na terenie Nadl. Ruszów Gatunek panujący Dostępność gatunku [ha] Udział gatunku (A) Liczba stanowisk Udział stanowisk (B) Dolna granica Górna granica Preferencja Wskaźnik preferencji (B/A) Przedziały ufności Ol 231,03 0,014 3 0,166 0,008 0,473 0 11,8 So 15281,00 0,939 8 0,446 0,137 0,738 - 0,475 Tp 5,70 0,002 3 0,166 0,008 0,473 + 83,0 80 TOM III.indd 80 3/9/12 4:48 AM Preferencje siedliskowe bobrów w borach dolnośląskich Js 2,92 0,001 1 0,056 0,008 0,332 + 56,0 Db 175,94 0,011 1 0,056 0,008 0,332 0 5,091 Brz 537,09 0,033 2 0,110 0,000 0,407 0 3,334 Razem 16233,68 1,00 18 1,00 Tab. 3. Preferencje siedliskowe bobrów względem struktury gatunkowej drzewostanu na terenie Nadl. Ruszów, Znak „+” oznacza preferowanie danej kategorii lasu, znak „-”; unikanie; a znak „0” oznacza losowe wykorzystanie danej kategorii. Dyskusja i wnioski Jest logiczne, iż z 18 wykrytych stanowisk bobrów w Nadleśnictwie Ruszów większość stanowisk (n= 13) było położone w wilgotnych siedliskach leśnych. Znaczne uwodnienie tych siedlisk oznacza liczne cieki wodne, które pozwoliły zwierzętom na budowę tam i zakładanie kolonii. Chociaż siedliska kolonizowane przez bobry (bór wilgotny, bór mieszany wilgotny, ols, las wilgotny i las łęgowy) posiadały pewien stopień nasycenia wodą to z pewnością zasiedlenia tych terenów przez bobry podniosło tam poziom wody gruntowej. Ważniejsze znaczenie dla zwiększenia stopnia uwodnienia terenu miało kolonizowanie przez bobry siedliska boru świeżego i boru mieszanego świeżego, a więc siedlisk, których stopień uwodnienia nie jest zbyt wysoki. Preferowanie przez bobry olsów, lasu wilgotnego oraz lasu łęgowego wiązało się nie tylko z łatwiejszym dostępem do cieków wodnych lecz było prawdopodobnie związane z liściastymi gatunkami stanowiącymi potencjalną bazę pokarmową. Również w Nadleśnictwie Lubichowo bobry preferowały siedliska olsu i olsu jesionowego [Przystupińska i in. 2009]. Trudno jest wyjaśnić brak preferencji bądź unikania przez bobry poszczególnych klas wiekowych drzewostanów, lecz podobne zjawisko było obserwowane na Pomorzu Gdańskim [Przustupińska i in. 2009]. Prawdopodobnie ważniejsze do zasiedlenia są stosunki wodne danego terenu, które nie były związane z określoną klasą wiekową drzewostanów. Według Szneidera i in. (2009) w Nadleśnictwie Lubichowo żerowanie bobrów dotyczyło wszystkich klas wiekowych drzewostanów w pasie o długości 1-4 km i szerokości 200-300 m. Wykazanie, iż bobry preferują drzewostany gdzie gatunkami panującymi są topole i osiki wiąże się ze zwyczajami pokarmowymi bobrów, których ulubiony pokarm stanowią pędy gatunków liściastych [Czech 2000]. Jednak jeśli dostępność niektórych gatunków jest zbyt niska bobry kierują swoje preferencje pokarmowe na gatunki bardziej dostępne i żerują na takich gatunkach jak olcha i brzoza [Przystupińska i in. 2009], które w niniejszej pracy nie były preferowane. Wykonanie inwentaryzacji siedlisk bobrowych w Nadleśnictwie Ruszów nie daje informacji o liczebności populacji na tym terenie. Jeśli założy się, że roczny przyrost reintrodukowanej liczebności 24 bobrów wyniósł 20% rocznie [Żurowski, Kasperczyk 1988] to obecna populacja bobra w Nadleśnictwie Ruszów powinna wynosić około 90 osobników czyli 5 bobrów na jedno stanowisko. Prawdopodobnie założenie przez bobry koloni w Nadleśnictwie Ruszów spowoduje, iż w sąsiedztwie bytowania bobrów nastąpią zmiany składu gatunkowego flory i fauny. Większe uwodnienie terenów zasiedlonych przez bobry może spowodować zmianę borowych siedlisk leśnych na siedliska boru mieszanego bądź lasu mieszanego. Reasumując obecna liczebność bobrów w Nadleśnictwie Ruszów ma pozytywny charakter gdyż zwiększa bioróżnorodność środowiska, podnosi poziom wód gruntowych i zmniejsza zagrożenie pożarowe środowiska leśnego. 81 TOM III.indd 81 3/9/12 4:48 AM Anna Przystupińska Literatura Bailey B. J. R. 1980. Large sample simultaneous confidence intervals for the multinominal probabilities based on transformation of the cell frequencies. Technometrics 22: 583- 589. Cherry S. 1998. Statistical tests in publications of The Wildlife Society. Wildlife Society Bulletin 26: 947- 953. Czech A. 2000. Bóbr. Monografie przyrodnicze. Wydawnictwo Lubuskiego Klubu Przyrodników, Świebodzin. Kostecka J., Pączka G., Mucha J. 2005. Bóbr (Castor fiber) w rejonie Rzeszowa i możliwości włączenia młodzieży w obserwację nad jego rozprzestrzenianiem się. Zeszyty Naukowe Nr 06/2005 Płaksej A. 2008. Charakterystyka środowiska przyrodniczego w Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych we Wrocławiu. W: Bobek B, Mikoś J.,Wasilewski R. (eds). Gospodarka Łowiecka i Ochrona Dzikich Zwierząt na Pomorzu Gdańskim. Polskie Towarzystwo Leśne, Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Gdańsku. Gdańsk 2009. Przystupińska A., Szneider B., Popławski Z. 2008. Występowanie bobrów na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Gdańsku. W: Bobek B, Mikoś J.,Wasilewski R. (eds). Gospodarka Łowiecka i Ochrona Dzikich Zwierząt na Pomorzu Gdańskim. Polskie Towarzystwo Leśne, Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Gdańsku. Gdańsk 2009. Szneider B.,Aszyk M., Kistowski M. 2008. Wpływ populacji bobra europejskiego (Castor fiber L.) na drzewostany w Nadleśnictwie Lubichowo. W: Bobek B, Mikoś J.,Wasilewski R. (eds). Gospodarka Łowiecka i Ochrona Dzikich Zwierząt na Pomorzu Gdańskim. Polskie Towarzystwo Leśne, Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych w Gdańsku. Gdańsk 2009. Żurowski W. 1980. Bóbr europejski w Polsce. Przegl. Hod. 11: 18- 23 Żurowski W. 1984. Odbudowa populacji bobra europejskiego (Castor fiber L.) w Polsce drogą reintrodukcji. Sympozjum Łowieckie z okazji 60-lecia Polskiego Zwiazku Łowieckiego. Wyd. AGH, Kraków: 54- 60 Żurowski, Kasperczyk 1988. Effects of reintroduction of European Beaver in the lowlands of the Vistula basin. Acta Theriologica 33: 325- 338. Adres do korespondencji: Anna Przystupińska Instytut Biologii, Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ul. Podchorążych 2, 30-084 Kraków e-mail: [email protected] 82 TOM III.indd 82 3/9/12 4:48 AM Paulina Sygulska Alicja Słupska EPISTEME 12/2011, t. II s.83-88 ISSN 1895-4421 ZRÓŻNICOWANIE SEKTORA LEŚNEGO W POLSCE NA TLE KRAJÓW OŚCIENNYCH DIVERSITY OF FORESTRY SECTOR IN POLAND IN COMPARISON TO NEIGHBOURING COUNTRIES Abstrakt: Celem opracowania jest analiza zasobowa sektora leśnego w Polsce na tle krajów sąsiadujących. W pracy podjęto próbę wykorzystania wielokryterialnej metody PERKALA do oceny sektora leśnego Polski i krajów ościennych. Syntetyczną ocenę stanu zasobów przeprowadzono w oparciu o zespół wybranych cech diagnostycznych. Podstawowym źródłem danych statystycznych były publikacje Głównego Urzędu Statystycznego. Zastosowana metoda pokazała istotne zróżnicowanie w zakresie stanu ilościowego badanych zasobów analizowanych krajów. Słowa kluczowe: sektor leśny, metoda PERKALA, analiza zasobowa, kraje ościenne Summary: The aim of study is analysis of reserve forest sector in Poland on background of country neighboring. It take attempt of utilization in work for estimate of forest sector and neighboring countries Perkal’s method. It carry synthetic estimate of state of stock in foothold about group of chosen diagnostic feature. Publications of main statistic offices were basic source of statistic data. Employed method has showed important disparity in range of quantitative condition of researched stock of analyzed country. Key words: Forest sector, Perkal’s method, reserve analysis, neighboring countries 83 TOM III.indd 83 3/9/12 4:48 AM Paulina Sygulska, Alicja Słupska Wstęp Lasy stanowią istotny element środowiska zarówno w Polsce, jak i w krajach sąsiednich. Od Szczytu Ziemi w Rio de Janeiro w 1992 roku, coraz częściej patrzy się na nie przez pryzmat wielofunkcyjności, w tym szczególnie ich bogatej różnorodności biologicznej [Przybylski 1997]. Oprócz ważnej funkcji produkcyjnej lasów duży nacisk kładzie się obecnie na pozaprodukcyjne zadania, jak społeczne czy ekologiczne, które kształtują jakość życia człowieka. Świadczą o tym m. in. liczne publikacje organizacji międzynarodowych takich jak FAO czy Europejskiego Urzędu Statystycznego [Forestry … 2007, State … 2009]. Celem niniejszej pracy jest próba wykorzystania wielokryterialnej metody Perkala do oceny sektora leśnego Polski oraz krajów ościennych, pod względem możliwości realizacji funkcji produkcyjnych, społecznych i ekologicznych. Do analizy wybrano sześć cech diagnostycznych, od których według autorek opracowania zależą przytoczone funkcje lasów. Ocenie poddano sześć spośród siedmiu państw ościennych. W badaniach nie uwzględniono Federacji Rosyjskiej, ze względu na brak danych dotyczących europejskiej części sektora leśnego tego kraju. Metodyka pracy i materiały źródłowe Do przedstawienia zróżnicowania sektora leśnego w Polsce oraz w krajach ościennych posłużono się metodą Perkala [Kukuła 2000]. Analizę oparto na danych statystycznych Głównego Urzędu Statystycznego – Rocznika Statystycznego Leśnictwa [Informancje … 2010], z którego wybrano sześć cech diagnostycznych tj.: X1 – pozyskanie drewna (m3·ha-1 ·rok-1) X2 – powierzchnia lasów na jednego mieszkańca (ha) X3 – procentowy udział lasów w całkowitej powierzchni kraju – lesistość (%) X4 – zapas węgla w biomasie drzewnej (t·ha-1) X5 – udział lasów należących do Skarbu Państwa w ogólnej powierzchni lasów (%) X6 – powierzchnia lasów FSC w ogólnej powierzchni lasów (%) Wszystkie zmienne diagnostyczne zakwalifikowano do grupy stymulant. Wyznaczanie wartości syntetycznego miernika wymagało wcześniejszej normalizacji zmiennych tj. doprowadzenia ich do wzajemnej porównywalności. Przeprowadzono ją przy pomocy unitaryzacji zerowanej wg następującej formuły: x ij − min x ij max x ≠ min x z ij = ij ij max x ij − min x ij przy założeniu Po dokonaniu przekształcenia wszystkie zmienne znormalizowane (zij) przyjmują wartości z przedziału (0;1) [Kukuła 2000]. Po takim zabiegu różnoimienne dane stają się porównywalne i można je sumować. Zgodnie z metodą Perkala możliwe jest wagowanie zestandaryzowanych cech bądź uznanie, że wszystkie cechy są równoważne. W przedstawionej pracy przyjęto założenie o równoważności wszystkich cech, stąd wskaźnik Perkala obliczono z następującego wzoru: Wp = (XS1+ XS2+…+ XSi)/n gdzie n – liczba cech składających się na tworzony wskaźnik agregatowy 84 TOM III.indd 84 3/9/12 4:48 AM Zróżnicowanie sektora leśnego w Polsce na tle krajów ościennych Obiekt, dla którego uzyskano wartość zero charakteryzuje się najgorszym stanem omawianego zjawiska, natomiast wartość jeden odnosi się do obiektów o najlepszym stanie cechy. Wyniki badań i dyskusja Pozyskanie drewna [m3·ha-1·rok-1] Powierzchnia lasów na jednego mieszkańca [ha] Lesistość [%] Zapas węgla w biomasie drzewnej [t·ha-1] Udział lasów należących do Skarbu Państwa w ogólnej powierzchni lasów [%] Powierzchnia lasów z FSC w ogólnej powierzchni lasów [%] Sektor leśny Polski i krajów ościennych charakteryzuje się dużym zróżnicowaniem (tab.1). x1 x2 x3 x4 x5 x6 Polska 3,65 0,2 30 95,32 83,2 60,5 Niemcy 4,86 0,1 32 114,3 52,8 4,3 Czechy 6 0,3 34 120,75 76,7 0,6 Słowacja 4,84 0,4 40 106,84 52,4 8,3 Białoruś 0,98 0,9 43 60,56 100 0 Ukraina 1,64 0,2 17 72,33 100 14,4 Litwa 2,43 0,6 35 56,09 77,3 47,4 Kraj Tab. 1. Wybrane elementy sektora leśnego. Źródło: Obliczenia własne na podstawie Rocznika Statystycznego Leśnictwa [2010] Wyznaczony wskaźnik Perkala dla Polski wynosi 0,568 przy średniej dla omawianych państw równej 0,472 (tab. 2). Najgorszymi warunkami sektora leśnego, pod względem przyjętych do analizy elementów, charakteryzują się Ukraina oraz Niemcy. Przeciętna zasobność drzewostanów Europy wynosi 145 m3·ha-1. W Polsce, podobnie jak w krajach ościennych, jej wielkość jest wyraźnie większa i waha się od 179 m3·ha-1 (Białoruś) do 278 m3·ha-1(Republika Czeska). Zasobność w lasach Polski osiąga wielkość 203 m3·ha-1, co stawia ją na trzecim miejscu. Najwyższe pozyskanie drewna wyrażone w m3·ha-1·rok-1 notuje się w Republice Czeskiej co może wynikać z największej zasobności drzewostanów tego kraju. Najniższe pozyskanie drewna stwierdza się natomiast na Białorusi na poziomie 0,98 m3·ha-1·rok-1. Istotne różnice notuje się w powierzchni leśnej przypadającej na 1 mieszkańca. Większe wartości występują w krajach o niższym zaludnieniu. W Polsce na jednego mieszkańca przypada 0,2 ha lasu. Najmniejszą powierzchnią leśną w przeliczeniu na mieszkańca stwierdza się w Niemczech (0,1 ha lasu). Jest to bowiem kraj najbardziej zaludniony spośród omawianych (82,1 mln mieszkańców). Natomiast Litwa i Białoruś mają z kolei największą wartość omawianej cechy, która wynosi odpowiednio 0,6 i 0,9 ha/1 mieszkańca [Informacje … 2010]. 85 TOM III.indd 85 3/9/12 4:48 AM Pozyskanie drewna [m3·ha-1·rok-1] Powierzchnia lasów na jednego mieszkańca [ha] Lesistość [%] Zapas węgla w biomasie drzewnej [t·ha-1] Udział lasów należących do Skarbu Państwa w ogólnej powierzchni lasów [%] Powierzchnia lasów z FSC w ogólnej powierzchni lasów [%] Paulina Sygulska, Alicja Słupska Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Polska 0,532 0,125 0,500 0,607 0,647 1,000 0,568 Niemcy 0,773 0,000 0,577 0,900 0,008 0,071 0,388 Czechy 1,000 0,250 0,654 1,000 0,511 0,010 0,571 Słowacja 0,769 0,375 0,885 0,785 0,000 0,137 0,492 Białoruś 0,000 1,000 1,000 0,070 1,000 0,000 0,512 Ukraina 0,131 0,125 0,000 0,252 1,000 0,238 0,291 Litwa 0,289 0,625 0,692 0,000 0,523 0,783 0,485 Kraj Wp Średnia 0,472 Wp min 0,291 Wp max 0,571 Tabela 2. Wybrane elementy sektora leśnego po standaryzacji oraz wartość miernika syntetycznego. Źródło: obliczenia własne na podstawie Rocznika Statystycznego Leśnictwa [2010] Lesistość Polski na przestrzeni lat ulegała znacznym zmianom. Od czasów średniowiecznych, kiedy to niemal cały obszar kraju był pokryty lasami do lat 20 XX wieku gdy lesistość wynosiła ponad 38%. W 1945 roku, na skutek m.in. zniszczeń wojennych, dominacji celów ekonomicznych nad ekologicznymi oraz nadmiernej eksploatacji, lesistość wynosiła około 20%. W latach 1947-1970, w wyniku intensywnych procesów zalesieniowych, udział lasów wzrósł do 27% [Żornaczuk-Łuba 2008]. Obecnie przeciętna lesistość w Polsce wynosi 30% i jest niższa od średniej europejskiej o 3,8%. W najbliższych jednak latach można spodziewać się jej wzrostu, co wynika z planów zawartych w Krajowym Programie Wzrostu Lesistości [www. mos.gov.pl] Zakłada on, iż do 2050 roku Polska będzie w 33% pokryta lasami. Lesistość Słowacji (40%) i Białorusi (43%) [Zając i in. 2009] znacznie przewyższa średnią dla Europy. Wpływ na to ma położenie fizjograficzno – geologiczne tych państw. Wysoki udział lasów w ogólnej powierzchni Słowacji ma związek z typowo górskim ukształtowaniem terenu, który nie sprzyja rozwojowi rolnictwa. Lasy w takich warunkach ponadto pełnią szereg ważnych funkcji ekologicznych tj. wodochronne, glebochronne czy przeciwerozyjne. Wysoka lesistość Białorusi ma związek z dużym udziałem gleb bielicowych, które jako jedne z najmniej urodzajnych w wielu krajach przeznacza się pod zalesienia. Rodzaj gleby determinuje również udział lasów na Ukrainie gdzie notuje się najmniejszą lesistość (17%) [Rocznik Statystyczny Leśnictwa 2010], co wynika z dużego udziału gleb czarnoziemnych przeznaczanych pod uprawy rolnicze, które stanowią 56% [Popularna Encyklopedia Powszechna 1997]. 86 TOM III.indd 86 3/9/12 4:48 AM Zróżnicowanie sektora leśnego w Polsce na tle krajów ościennych Wśród wielu ważnych funkcji ekologicznych przypisywanych lasom akumulacja węgla w biomasie drzewnej stanowi szczególne znaczenie. Dzięki zróżnicowanej strukturze, zarówno gatunkowej jak i wiekowej, lasy mogą kształtować zarówno lokalny jak i globalny klimat. Dzięki zdolności akumulacji dwutlenku węgla lasy wpływają na zmniejszenie ilości tego gazu w atmosferze, przyczyniając się do złagodzenia skutków efektu cieplarnianego. Ponadto pełnią rolę filtra oczyszczając powietrze atmosferyczne z zanieczyszczeń gazowych oraz pyłowych. Spośród analizowanych krajów największą wydajnością procesu akumulacji węgla w biomasie drzewnej charakteryzują się lasy Republiki Czeskiej (120,75 m3·ha-1·rok-1). Udział lasów należących do Skarbu Państwa jest zróżnicowany w omawianych krajach. Waha się on od ok. 52% w Niemczech i Słowacji, co jest wynikiem prowadzonych procesów reprywatyzacji lasów, do 100% na Ukrainie i Białorusi. Litwa, Republika Czeska i Polska mają zbliżony udział powierzchni lasów będących własnością Skarbu Państwa. Wynosi on od 76,7 do 83,2% [Informacje … 2010]. Polskie leśnictwo, na tle omawianych krajów wyróżnia się największym udziałem lasów posiadających certyfikat FSC (60,5%). Rada Dobrej Gospodarki Leśnej (Forest Stewardship Council) powstała w 1993 roku. FSC jest organizacją, której głównym celem jest promowanie zrównoważonej gospodarki leśnej. Powołanie FSC stało się początkiem systemu certyfikacji w leśnictwie, na podstawie którego konsument ma możliwość wyboru produktów pochodzących z gospodarstw funkcjonujących zgodnie z wymogami zrównoważonego rozwoju (interes ekologiczny – ochrona przyrody, społeczny oraz ekonomiczny). Na drugim miejscu znalazła się Litwa z 47,4% powierzchnią takich drzewostanów [Informacje … 2010]. Podsumowanie W opracowaniu podjęto próbę oceny leśnictwa wybranych krajów Europy Środkowej z zastosowaniem metody Perkala. W analizie uwzględniono zmienne, które obrazują zarówno aspekt ekonomiczny, społeczny jak i ekologiczny leśnictwa czyli niejako dają obraz stopnia zrównoważonego rozwoju oraz jego wielofunkcyjności. Przeprowadzona klasyfikacja państw z zastosowaniem metody Perkala potwierdza zróżnicowanie analizowanych obiektów pod względem wybranych cech sektora leśnego. Można więc stwierdzić, że przedstawiona w pracy metoda znajduje zastosowanie w analizach sektora leśnego, ponieważ uzyskane wartości syntetycznych mierników wskazują na duże podobieństwo z wynikami autorów poruszających tą tematykę [Klocek 2004, Zając i in. 2009]. Krajami posiadającymi najlepiej rozwinięty sektor leśny są Republika Czeska oraz Polska (Wp odpowiednio równe 0,571 i 0,568). Niekorzystnie, na tym tle, przedstawia się natomiast sytuacja sektora leśnego w Niemczech oraz na Ukrainie. Najwięcej obiektów znalazło się w grupie poniżej średniej syntetycznego miernika Wp, przy czym najniższą wartość obliczono dla sektora leśnego Ukrainy (Wp = 0,291). Na taki stan przede wszystkim miała wpływ najniższa lesistość spośród obiektów, powierzchnia lasów w przeliczeniu na jednego mieszkańca oraz pozyskanie drewna. Polska na tle omawianych państw odznacza się dobrym stanem sektora leśnego, a szczególnie znaczenie ma najwyższy udział powierzchni lasów certyfikowanych (FSC), procent lasów będących własnością Skarbu Państwa oraz zapas węgla zakumulowany w biomasie drzewnej. Zgodnie z wynikami uzyskanymi przy pomocy metody Perkala największe możliwości realizacji funkcji, zwłaszcza produkcyjnych oraz ekologicznych (szczególnie akumulacji węgla w biomasie drzewnej) ma Republika Czeska co jest wynikiem najwyższej spośród analizowanych, wartości syntetycznego miernika Wp. 87 TOM III.indd 87 3/9/12 4:48 AM Paulina Sygulska, Alicja Słupska Literatura Forestry statistics 2007. Eurostat. Informacje i opracowania statystyczne 2010. Leśnictwo. GUS, Warszawa. Klocek A. 2004. Ekonomiczne aspekty użytkowania lasu a realizacja wielofunkcyjnej gospodarki leśnej w wybranych krajach europejskich. Leśne Prace Badawcze, 4: 7–23. Kukuła K. 2000. Metoda unitaryzacji zerowanej. PWN, Warszawa. Popularna Encyklopedia Powszechna 1997. Oficyna Wydawnicza Kraków. Przybylski T. 1997. Bioróżnorodność – szansa czy przeszkoda dla gospodarki leśnej. Sylwan 4: 51-57. Rocznik Statystyczny Leśnictwo 2010. GUS, Warszawa. State of The World’s Forests 2009. FAO, Rome. Zając S., Lotz D., Młynarski W. 2009. Wybrane cechy gospodarki leśnej w Polsce na tle krajów europejskich. Leśne Prace Badawcze,70 (4): 411–418. Żornaczuk-Łuba 2008. Edukacja przyrodniczo-leśna w koncepcji zrównoważonego Rozwoju. Publikacja pokongresowa I Kongres Młodych Leśników i Drzewiarzy, Warszawa, 151-157. www. mos.gov.pl Adres do korespondencji: Paulina Sygulska Katedra Agrotechniki i Ekologii Rolniczej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: Opiekun naukowy: dr hab. inż. Teresa Dąbkowska, prof. UR, dr hab. inż. Jan Banaś 88 TOM III.indd 88 3/9/12 4:48 AM Rafał Ważny EPISTEME 12/2011, t. II s.89-96 ISSN 1895-4421 MIKORYZY SAMOSIEWU JODŁY POSPOLITEJ (ABIES ALBA MILL.) W WYBRANYCH DRZEWOSTANACH LEŚNEGO ZAKŁADU DOŚWIADCZALNEGO W KRYNICY MYCORRHIZAS OF ABIES ALBA MILL. NATURAL REGENERATION FROM FOREST STANDS IN EXPERIMENTAL FORESTRY UNIT IN KRYNICA Abstrakt: W pracy przedstawiono wyniki analizy morfologiczno-anatomicznej i molekularnej ektomikoryz 1-rocznego samosiewu jodły pospolitej (Abies alba Mill.), pochodzącego z dwóch drzewostanów Leśnego Zakładu Doświadczalnego w Krynicy (LZD). Stwierdzono stosunkowo szerokie spektrum mikoryzowe badanych siewek jodły. Na podstawie cech morfologicznych wyróżniono 43 morfotypy. Stosując badania molekularne, 18 z nich zidentyfikowano do poziomu gatunku. Były to: Russula cyanoxantha, R. integra, R. puellaris, Thelephora terrestris, Tomentella sublilacina - na powierzchni 1; Amanita muscaria, Elaphomyces granulatus, Hydnum repandum, Lactarius aurantiacus, Paxillus involutus, Russula amethystina, R. olivacea, Tomentella stuposa, Trichophaea gregaria, Xerocomus badius - na powierzchni 2 oraz Cenococcum geophilum, Tylospora asterophora i Xerocomus pruinatus - na obu powierzchniach. Słowa kluczowe: Ektomikoryzy, Abies alba, odnowienie naturalne Summary: Morphoanatomical and molecular analyses of ectomycorrhizas Abies alba Mill. one year seedlings from two forest stands in the Experimental Forestry Unit in Krynica were studied. Quite a wide spectrum of ectomycorrhizas was found and 43 morphotypes were classified. With molecular analyses used, 18 of them were identified at the species level. These were: Russula cyanoxantha, R. integra, R. puellaris, Thelephora terrestris, Tomentella sublilacina - in stand 1; Amanita muscaria, Elaphomyces granulatus, Hydnum repandum, Lactarius aurantiacus, Paxillus involutus, Russula amethystina, R. olivacea, Tomentella stuposa, Trichophaea gregaria, Xerocomus badius - in stand 2 and Cenococcum geophilum, Tylospora asterophora, Xerocomus pruinatus - in both stands. Key words: Ectomycorrhizas, Abies alba, natural regeneration 89 TOM III.indd 89 3/9/12 4:48 AM Rafał Ważny Wstęp Mikoryzy są jednym z czynników wpływających na optymalny wzrost i rozwój drzew leśnych. Ich obecność znacząco wpływa na zdrowie rośliny [Rudawska 2000], a brak może przyczyniać się do jej osłabienia, a nawet zamarcia. Stopień poznania mikoryz u poszczególnych gatunków drzew w Polsce jest zróżnicowany. W odniesieniu do jodły pospolitej jest on słabo poznany. Dotychczasowe prace, dotyczące mikoryz jodły w Polsce [Dominik 1936, 1961; Farfał 2008; Kowalski 1980, 2008; Kowalski i in. 1996; Pachlewski 1955; Stępniewska 2004; Stępniewska i Rębisz 2004], oparte o badanie cech morfologicznych i anatomicznych ektomikoryz, ukazują ich różnorodność. Nieliczne są natomiast badania molekularne mikoryz jodły [Cremer i in. 2009, Smutek i in. 2010], potwierdzające to zróżnicowanie ze wskazaniem na określone gatunki grzybów. Celem pracy było poznanie spektrum mikoryz 1-rocznego samosiewu jodły pospolitej w wybranych drzewostanach jodłowych w oparciu o ich identyfikację metodami molekularnymi. Materiał i metody Badania przeprowadzono na 1-rocznym samosiewie jodły zebranym na dwóch powierzchniach w drzewostanach LZD w Krynicy: powierzchnia 1 - oddział 22f, drzewostan jodłowy (45130 lat); powierzchnia 2 - oddział 160a, drzewostan jodłowy (75-95 lat) wyodrębniony jako fragment w drzewostanie wielogatunkowym (3Md 2Jd 2So 2Św 1Bk). Z każdej powierzchni badawczej pobrano jesienią w 2009 (pow. 2) i 2010 roku (pow. 1) do badań po 30 siewek. U każdej siewki określono wysokość części nadziemnej, średnicę w szyi korzeniowej, długość korzenia głównego, liczbę i długość korzeni bocznych. Uzyskane wyniki poddano analizom statystycznym w programie Statistica z użyciem testu t-Studenta (dla zmiennych o rozkładzie normalnym) lub testu Manna-Whitneya (dla zmiennych o rozkładzie niezgodnym z normalnym). Ocenę zróżnicowania ektomikoryz przeprowadzono na podstawie cech morfologiczno-anatomicznych [Agerer 1987-2007; Dominik 1969], a zróżnicowanie grzybów ektomikoryzowych oparto o identyfikację molekularną. Ekstrakcję całkowitego DNA z mikoryz przeprowadzono według metodyki Lanfranco i in. [1998] z modyfikacjami. Powielono fragment ITS rDNA w reakcji PCR [Kåren i in. 1997 z modyfikacjami] z zastosowaniem primerów ITS1F [Gardes i Bruns 1993] oraz ITS4 [White i in. 1990]. Obecność produktów PCR została zweryfikowana w elektroforezie na 1,5% żelu agarozowym. Produkty PCR poddano sekwencjonowaniu w Wydziałowej Pracowni Technik Biologii Molekularnej Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Uzyskane sekwencje porównano z sekwencjami w bazie danych NCBI oraz UNITE, przy zastosowaniu algorytmu BLASTn. Analizowane sekwencje identyfikowano do gatunku przy podobieństwie do sekwencji referencyjnej na poziomie co najmniej 98%. Zbiorowiska grzybów ektomikoryzowych na badanych powierzchniach opisano następującymi wskaźnikami [Leski i in. 2010]: bogactwo gatunkowe (liczba zidentyfikowanych symbiontów ektomikoryzowych w próbie); względna obfitość występowania (udział mikoryz tworzonych przez poszczególne symbionty w ogólnej puli żywych mikoryz wyrażony procentowo); frekwencja (stosunek liczby siewek, u których wystąpiły mikoryzy tworzone przez danego symbionta do liczby wszystkich siewek na powierzchni). Zbadano także podstawowe właściwości fizyko-chemiczne gleby na obu powierzchniach: pH (w H2O i KCl), zawartość Ca, K, Mg, P, C i N. 90 TOM III.indd 90 3/9/12 4:48 AM Mikoryzy samosiewu jodły pospolitej... Wyniki Właściwości fizyko-chemiczne gleby na badanych powierzchniach były do siebie zbliżone, z wyjątkiem zawartości Ca, K i Mg, których było więcej na powierzchni 2 (tab. 1). Podobną relację zaobserwowano w odniesieniu do parametrów wzrostowych siewek. Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w parametrach siewek między powierzchniami (tab. 2). Zaobserwowano jednak, że siewki na powierzchni 2 miały lepiej rozwinięty system korzeniowy, o czym świadczy większa liczba i długość korzeni bocznych I rzędu (tab. 2). Powierzchnia pH Ca K Mg P [mg/kg] C [%] N [%] C/N H2O KCl 1 4,30 3,40 30,27 5,78 3,97 1,30 3,58 0,24 15,00 2 4,28 3,31 44,13 8,06 5,59 1,23 4,38 0,28 15,54 mg/100g Tab. 1. Wybrane właściwości fizyko-chemiczne gleby na badanych powierzchniach Parametr Powierzchnia 1 2 Wysokość [cm] 5,06 ± 0,61 a 4,80 ± 0,74 a Średnica w szyi korzeniowej [mm] 0,98 ± 0,12 a 0,97 ± 0,14 a Długość korzenia głównego [cm] 6,71 ± 1,97 a 6,66 ± 1,72 a Liczba korzeni I rzędu 4,96 ± 4,49 a 5,93 ± 3,75 a Długość korzeni I rzędu [cm] 4,33 ± 5,40 a 4,83 ± 4,55 a * Tab. 2. Parametry wzrostowe siewek na badanych powierzchniach, * - taka sama litera oznacza brak różnicy statystycznej Ektomikoryzy występowały na korzeniach wszystkich badanych siewek. Na podstawie cech morfologicznych stwierdzono obecność 43 morfotypów. Wśród nich 20 wystąpiło u siewek na powierzchni 1, a 28 u siewek na powierzchni 2 (tab.3). Jedynie 5 tych samych morfotypów wystąpiło u siewek na obu powierzchniach. Pozostałe morfotypy były specyficzne dla siewek z powierzchni 1 lub z powierzchni 2. Badania molekularne wyróżnionych ektomikoryz pozwoliły na identyfikację grzybów do poziomu gatunku u 18 morfotypów (tab. 3). Były to: Russula cyanoxantha, R. integra, R. puellaris, Thelephora terrestris, Tomentella sublilacina na powierzchni 1; Amanita muscaria, Elaphomyces granulatus, Hydnum repandum, Lactarius aurantiacus, Paxillus involutus, Russula amethystina, R. olivacea, Tomentella stuposa, Trichophaea gregaria, Xerocomus badius - na powierzchni 2 oraz Cenococcum geophilum, Tylospora asterophora i Xerocomus pruinatus - na obu powierzchniach. Na powierzchni 1 największą frekwencją charakteryzowały się: Tylospora sp. 2 (30%), Clavulinaceae 1, Pseudotomentella sp. i Russula integra (po 20%) oraz grzyb ektomikoryzowy 1 (16,7%), natomiast na powierzchni 2: grzyb ektomikoryzowy 5 (60%), Lactarius aurantiacus (30 %), Russula olivacea (23,3%), Russula amethystina (20%), Cenococcum geophilum i Tomentella sp. (po 16,7%). Stosunkowo dużą względną obfitością występowania mikoryz charakteryzowały się: grzyb ektomikoryzowy 1, Russula integra, Tylospora sp. 1, Tylospora sp. 2 - na powierzchni 1 oraz grzyb ektomikoryzowy 5 - na powierzchni 2 (tab. 3). 91 TOM III.indd 91 3/9/12 4:48 AM Frekwencja EU236712 99 0.0 Amanita muscaria 1,6 13,3 Boletus edulis GU373493 97 0.0 Boletus sp. 0,7 6,7 3 Cenococcum geophilum AY394919 98 0.0 Cenococcum geophilum 5,6 4 Clavulina cristata EU862228 94 0.0 Clavulina sp. 1,0 5 uncultured ectomyc. (Clavulinaceae) EU375706 97 0.0 Clavulinaceae 1 4,3 6 Clavulinaceae sp. F46 AJ534708 99 0.0 Clavulinaceae 2 0,2 3,3 7 Cortinarius semisanquineus UDB001178 85 e-105 Cortinarius sp. 1 1,4 10,0 8 Cortinarius huronensis UDB002251 96 5e-76 Cortinarius sp. 2 0,2 3,3 9 Cortinarius californicus FJ039588 96 0.0 Cortinarius sp. 3 0,4 6,7 10 uncultured ectomycorrhizal fungus AY822734 99 0.0 Grzyb ektomikoryzowy 1 23,5 16,7 11 uncultured ectomycorrhizal fungus AY822734 97 0.0 Grzyb ektomikoryzowy 2 8,9 6,7 12 brak Grzyb ektomikoryzowy 3 3,0 10,0 13 brak Grzyb ektomikoryzowy 4 2,3 6,7 14 brak Grzyb ektomikoryzowy 5 28,8 60,0 15 Elaphomyces granulatus EU784197 100 0.0 Elaphomyces granulatus 2,1 6,7 16 Hydnotrya tulasnei GQ215700 90 0.0 Hydnotrya sp. 2,9 6,7 2,3 3,3 Numer akcesyjny Amanita muscaria 2 Takson sekwencji porównawczej 1 Morfo-typ E-value Względna obfitość Poziom podobieństwa [%] Symbiont ektomikoryzowy Rafał Ważny Powierzchnia 1 2 2,7 1 13,3 2 16,7 3,3 1,3 20,0 6,7 17 Hydnum repandum AM087246 99 0.0 Hydnum repandum 18 Lactarius aurantiacus UDB000312 98 0.0 Lactarius aurantiacus 8,2 30,0 19 uncultured Leotiomycetes FJ152531 70 0.004 Leotiomycetes 6,3 13,3 92 TOM III.indd 92 3/9/12 4:48 AM Mikoryzy samosiewu jodły pospolitej... 20 Paxillus involutus EU078737 98 0.0 Paxillus involutus 1,1 3,3 21 uncultured Pezizomycotina DQ273333 99 0.0 Pezizomycotina 1,3 3,3 22 Piloderma byssinum DQ365683 96 0.0 Piloderma sp. 1 0,9 3,3 23 Piloderma fallax UDB179125 96 0.0 Piloderma sp. 2 2,5 13,3 24 Pseudotomentella griseopergamacea UDB001617 91 0.0 Pseudotomentella sp. 25 Russula amethystina AF418640 98 0.0 Russula amethystina 26 Russula cyanoxantha AY606960 98 0.0 Russula cyanoxantha 1,0 6,7 27 Russula integra AY061683 98 0.0 Russula integra 11,1 20,0 28 Russula olivacea UDB000323 98 0.0 Russula olivacea 29 Russula puellaris AF418628 98 0.0 Russula puellaris 5,1 20,0 4,3 20,0 5,7 0,8 23,3 3,3 30 Russula olivacea UDB000323 97 0.0 Russula sp. 1 1,0 3,3 31 Russula laricina AY061683 92 0.0 Russula sp. 2 0,3 3,3 32 uncultured Sebacina EU668267 96 0.0 Sebacina 33 Thelephora terrestris EU427330 99 0.0 Thelephora terrestris 34 Tomentella stuposa UDB000248 97 0.0 Tomentella sp. 4,8 16,7 35 Tomentella stuposa UDB000248 99 0.0 Tomentella stuposa 2,7 13,3 36 Tomentella sublilicina AJ889976 98 0.0 Tomentella sublilicina 2,5 3,3 37 Tomentellopsis zygodesmoides UDB000187 91 0.0 Tomentellopsis sp. 0,5 3,3 38 Trichophaea gregaria UDB000989 99 0.0 Trichophaea gregaria 39 Tylospora asterophora GU550116 98 0.0 Tylospora asterophora 2,3 40 Tylospora fibrillosa GU550117 81 1e-95 Tylospora sp. 1 13,4 41 Tylospora fibrillosa GU550117 97 0.0 Tylospora sp. 2 10,1 42 Xerocomus badius FJ236031 98 0.0 Xerocomus badius 43 Xerocomus pruinatus 0.0 Xerocomus pruinatus UDB001401 99 0,7 1,3 3,3 3,3 5,2 4,8 13,3 6,7 13,3 2,0 30,0 1,1 2,0 10,0 3,9 6,7 3,3 6,7 13,3 Tab. 3. Zbiorowiska grzybów ektomikoryzowych występujących na badanych powierzchniach 93 TOM III.indd 93 3/9/12 4:48 AM Rafał Ważny Dyskusja i wnioski Występowanie w drzewostanach jodłowych grzybów wielkoowocnikowych, z których część może być symbiontami jodły może być bardzo zróżnicowane. Jak wynika z badań Laganà i in. [2002] przeprowadzonych podczas 5-letniego okresu badań w środkowych Włoszech, w lasach jodłowych wystąpiło 130 gatunków grzybów wielkoowocnikowych. Badane samosiewki jodły charakteryzowały się dużym zróżnicowaniem jakościowym mikoryz, o czym świadczy znaczna liczba symbiontów ektomikoryzowych. Na większą ich liczbę na powierzchni nr 2 mogły mieć wpływ większa liczba i długość korzeni I rzędu oraz większa zawartość Ca, K, Mg niż na powierzchni 1. Może to również wynikać z terminu poboru siewek do badań w różnych latach. Względna obfitość i frekwencja mówi o zróżnicowaniu ilościowym. Dalszych badań wymagają symbionty, które nie zostały rozpoznane i przypisane do określonej jednostki taksonomicznej, a dla których te wskaźniki były stosunkowo wysokie. Mała liczba symbiontów wspólnych na badanych powierzchniach może wskazywać na duże zróżnicowanie mikrobiologiczne gleby, pomimo zbliżonych jej właściwości fizyko-chemicznych. Badając mikotrofizm siewek jodły pospolitej w drzewostanach Karkonoskiego Parku Narodowego, Kowalski [2008] stwierdził bardzo duże zróżnicowanie jakościowe mikoryz jodły, wśród których wyróżnił 35 rodzajów ektomikoryz (według klasyfikacji Dominika), natomiast Farfał [2008] wykazała w tych samych drzewostanach 30 morfotypów mikoryzowych. W badaniach przeprowadzonych na 2-6-letnich samosiewkach jodły w Karpatach i Sudetach przez Kowalskiego [1980], zidentyfikowano 12 różnych rodzajów mikoryz i wykazano 2-4 razy większe zróżnicowanie mikoryz w drzewostanach, w których jodła odnawiała się dobrze niż w tych, gdzie słabo. Pachlewski [1955] opisując mikoryzy jodły w Górach Świętokrzyskich wyróżnił 7 podtypów w obrębie mikoryz A i D (wg klasyfikacji Melina). U siewek jodły, hodowanych w szkółce, Stępniewska [2004] oraz Stępniewska i Rębisz [2004] stwierdzili występowanie mikoryz, należących do 6 podtypów (według Dominika). Zbieżne z uzyskanymi w niniejszej pracy symbionty ektomikoryzowe jodły stwierdzili w Niemczech Cremer i in. [2009]. Były to: Tomentella stuposa, Cenococcum geophilum, Laccaria amethystina, Russula sp., Russula ochroleuca, Clavulina cristata, Xerocomus pruinatus, Cortinarius spp., Amphinema byssoides i Lactarius spp. W badaniach mikoryz jodły poza zasięgiem naturalnego występowania Smutek i in. [2010] wyróżnili 35 gatunków i typów grzybów ektomikoryzowych, z których część pokrywała się z uzyskanymi w pracy Cremer i in. [2009] i niniejszej. Wśród nich najwyższą względną obfitością występowania oraz frekwencją charakteryzowały się Cenococcum geophilum i Tomentella stuposa. Uzyskane w pracy wyniki pozwalają wnioskować, że mikoryzy jodły w badanych drzewostanach LZD w Krynicy charakteryzują się dużym zróżnicowaniem jakościowym i ilościowym, co może świadczyć o dużej różnorodności biologicznej grzybów ektomikoryzowych występujących w tych drzewostanach. Literatura Agerer R. 1987-2007. Colour Atlas of Ectomycorrhizae. Einhorn-Verlag Eduard Dietenberger, Schwäbisch Gmünd, Germany. Cremer E., Donges K., Liepelt S., Rexer K-H., Vendramin G.G., Leyer I., Kost G., Ziegenhagen 94 TOM III.indd 94 3/9/12 4:48 AM Mikoryzy samosiewu jodły pospolitej... B. 2009. Ontogenetic and genotypic effects of silver fir (Abies alba Mill.) on associated ectomycorrhizal communities [In:] Cremer E. Population genetics of silver fir (Abies alba Mill.) in the Northern Black Forest – preconditions for the recolonization of windthrow areas and associated ectomycorrhizal communities. http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2009/0130/ Dominik T. 1936. Badania nad mykorhizą niektórych obcych drzew iglastych aklimatyzowanych w Polsce. Rocz. Nauk Roln. i Leśn., 36:1-32. Dominik T. 1961. Badanie mikotrofizmu zespołów roślinnych w Parku Narodowym w Pieninach i na Skałce nad Łysą Polaną w Tatrach ze szczególnym uwzględnieniem mikotrofizmu sosny reliktowej. Prace IBL, Nr 208, 31-58. Dominik T. 1969. Key to ectotrophic mycorrhizae. Folia Forest. Polon., A, 15: 309-321. Farfał D. 2008. Żywotność systemów korzeniowych odnowień naturalnych i sztucznych jodły pospolitej w Karkonoskim Parku Narodowym. [W:] Barzdajn W., Raj A. Jodła pospolita w Karkonoskim Parku Narodowym, KPN Jelenia Góra: 87-104. Gardes M., Bruns T.D. 1993. ITS primers with enhanced specificity for basidiomycetes – application to the identification of mycorrhizae and rusts. Molecular Ecology, 2: 113-118. Kåren O., Högberg N., Dahlberg A., Jonsson L., Nylund J-E. 1997. Inter- and intraspecific variation in the ITS region of rDNA of ectomycorrhizal fungi in Fennoscandia as detected by endonuclease analysis. New. Phytol. 136: 313–325. Kowalski S. 1980. Badanie mikoryz samosiewu jodły (Abies alba Mill.) w wybranych drzewostanach w Karpatach i Sudetach. Acta Agr. et Silv. Ser. Silv., 19: 75-94. Kowalski S. 2008. Mikoryzy siewek jodły pospolitej (Abies alba Mill.) z naturalnego i sztucznego odnowienia w drzewostanach Karkonoskiego Parku Narodowego. [W]: Barzdajn W., Raj A. Jodła pospolita w Karkonoskim Parku Narodowym. KPN Jelenia Góra: 175-212. Kowalski S., Obłoza E., Kwiatkowski G. 1996. Badania mikotrofizmu jodły (Abies alba Mill.) w różnych zbiorowiskach leśnych w wybranych drzewostanach górskich. Zeszyty Nauk. AR w Krakowie, nr 308, Leśnictwo z. 25: 23-37. Laganà A., Agnolini C., Loppi S., Salerni E., Perini C., Barluzzi C., De Dominicis V. 2002. Periodicity, fluctuations of macrofungi in fir forests (Abies alba Mill.) in Tuscany, Italy. For. Ecol. Manag., 169: 187-202. Lanfranco L., Perotto S., Longato S., Mello A., Cometti V., Bonfante P. 1998. Molecular approaches to investigate biodiversity in mycorrhizal fungi. [In:] Varma A. (ed.). Mycorrhiza manual. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York: 353-372. Leski T., Pietras M, Rudawska M. 2010. Ectomycorrhizal fungal communities of pedunculate and sessile oak seedlings from bare-root forest nurseries. Mycorrhiza, 20 (3):179-190. Pachlewski R. 1955. Badania mikotrofizmu jodły pospolitej (Abies alba Mill.) w naturalnych zespołach Gór Świętokrzyskich. Roczn. Nauk Leśn., 139:111-129. Rudawska M. 2000. Ektomikoryza jej znaczenie i zastosowanie w leśnictwie. ID PAN, Kórnik: 1-102. Smutek I., Rudawska M., Leski T. 2010. Ektomikoryzy – ukryty potencjał w badaniach mikobioty drzew leśnych na przykładzie drzewostanów jodłowych. www.czlowiekiprzyroda.eu/Ksiazki/74. pdf 95 TOM III.indd 95 3/9/12 4:48 AM Rafał Ważny Stępniewska H. 2004. Mikoryzy siewek jodły (Abies alba Mill.) hodowanych na substracie trocinowotorfowym w szkółce Feleczyn w Nadleśnictwie Nawojowa. Sylwan, 6:10-17. Stępniewska H., Rębisz P., 2004. Mikoryzy siewek jodły (Abies alba Mill.) hodowanych na podłożach trocinowo-torfowych o różnym okresie użytkowania. Sylwan, 8:34-42. White T. J., Bruns T., Lee S., Taylor J. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics [In:] Innis M.A., Gelfand D.H., Sninsky J.J., White T.J. (Eds.). PCR Protocols: a Guide to Methods and Applications. Academic Press, London: 315-322. Adres do korespondencji: Rafał Ważny Katedra Fitopatologii Leśnej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Stefan Kowalski 96 TOM III.indd 96 3/9/12 4:48 AM II. biologia i biotechnologia TOM III.indd 97 3/9/12 4:48 AM TOM III.indd 98 3/9/12 4:48 AM Marzena Albrycht Jacek Maślanka Maciej Ziobrowski EPISTEME 12/2011, t. II s.99-104 ISSN 1895-4421 Ocena zagęszczenia populacji bażantów na Płaskowyżu Proszowickim i Nizinie Nadwiślańskiej ESTIMATING OF POPULATION DENSITY OF PHEASANT IN PROSZOWICE UPLAND AND NADWIŚLAŃSKA LOWLAND Abstrakt: Ocenę liczebności populacji bażanta wykonano metodą transektu nieograniczonego na terenie dwóch obwodów łowieckich, z których jeden (nr 52) był położony na Płaskowyżu Proszowickim, a drugi (nr 67) na Nizinie Nadwiślańskiej. Powierzchnia polna tych obwodów łowieckich wynosiła odpowiednio 3,2 tys. i 4,3 tys. ha. Przy pomocy mapy topograficznej w skali 1 : 50 000 i siatki UTM wyznaczono tam 7 liniowych transektów o łącznej długości 16,3 km. Przemarsz na transektach wykonywał zespół złożony z pięciu osób i dwóch psów myśliwskich. Podczas przemarszu rejestrowano liczbę zaobserwowanych bażantów oraz mierzono ich prostopadłą odległość od transektu. Metodą regresji prostoliniowej obliczono prawdopodobieństwo obserwacji w 30 m przedziałach odległości. Wynosiło ono 0,88 dla odległości 15 m od transektu, a dla odległości 45 m, 75 m i 105 m prawdopodobieństwo zaobserwowania bażantów wynosiło odpowiednio 0,63, 0,39 i 0,15. Stosując te wskaźniki doliczono liczbę bażantów, które podczas przemarszu nie były obserwowane. Na Płaskowyżu Proszowickim zagęszczenie populacji wiosną 2010 wynosiło 16,7 osobników/ 100 ha, a jesienią 2010 osiągnęło wartość 24,7 osobnika/ 100 ha. W analogicznych porach roku na Nizinie Nadwiślańskiej zagęszczenie wynosiło odpowiednio 36,6 i 10,3 osobników/ 100 ha. Niższe zagęszczenie jesienią niż wiosną było spowodowane powodzią na Nizinie Nadwiślańskiej. Słowa kluczowe: bażanty, zagęszczenie populacji, transekt nieograniczony, regresja prostoliniowa, siatka UTM Summary: Using unfixed line transects, population numbers of pheasant was estimated in hunting district situated in Proszowice Upland (no 52) and in hunting district in Nadwiślańska Lowland (no 67). Agricultural habitat in both hunting districts amounted to 3.2 and 4.3 thousands ha respectively. Using topographic maps (scale 1:50 000) and UTM grid, 7 line transects of total length 16.3 km was established. Population census was carried out by 5 persons and 2 hunting dogs. During census number of pheasant seen was counted and their perpendicular distance to line transects was measured. Using linear regression formula probability detection of pheasants was calculated in 30 m intervals from line transects. It was equal to 0.88 for distance 15 m from line transects. For distances of 45 m, 75 m and 105 m such probability amounted to 0.63, 0.39 and 0.15 respectively. In spring 2010 the population density of 16.7/ 100 ha was recorded in Proszowice Upland while in Nadwiślańska Lowland this value amounted to 36.6 individuals/ 100 ha. During autumn 2010 population density of 24.7 birds/ 100 ha was calculated in Proszowice Upland, while in Nadwiślańska Lowland the population density amounted to 10.3 individuals/ 100 ha. Lower pheasant density in autumn than spring was coused by flood in Nadwiślańska Lowland. Key words: population density, pheasant, unfixed line transects, probability of sighting, linear regression 99 TOM III.indd 99 3/9/12 4:48 AM Marzena Albrycht, Jacek Maślanka, Maciej Ziobrowski Wstęp Dynamika liczebności populacji bażanta (Phasianus colchicus L.) jest kształtowana przez czynniki działające długo i krótkofalowo. Do czynników działających długofalowo należy zaliczyć trwałe zmiany, jakie nastąpiły w krajobrazie rolniczym, a zwłaszcza zmniejszenie jego bioróżnorodności poprzez powstanie dużych obszarowo monokultur, likwidację miedz i remiz śródpolnych [Hill i Robertson 1988]. Czynnikiem który już od wielu lat działa na liczebność bażanta są drapieżniki, a zwłaszcza notowany ostatnio wzrost liczebności populacji lisa [Czyżowski i in. 2006, Mroczek i Pączka 2009]. Czynniki działające okresowo to ciężkie zimy, opady i niska temperatura w okresie wylęgów oraz zabiegi agrotechniczne [Szott 1980, Szmyd-Gołba 2004]. Istotnym elementem podnoszącym liczebność bażantów są wsiedlenia osobników wyhodowanych w systemie wolierowym. Natomiast czynnikiem zmniejszającym liczebność jest pozyskanie. Opisany powyżej zestaw czynników decyduje o zagęszczeniu populacji na terenie lokalnego łowiska [Bresiński i in. 2003]. Według Rocznika Statystycznego w sezonie łowieckim 2009/2010 pozyskano w naszym kraju 111,1 tys. bażantów, a liczebność po sezonie polowań wynosiła 463 tys. osobników [Budna i Grzybowska 2010]. Wsiedlenia wynosiły ok. 100 tys. bażantów. Inwentaryzacja bażantów, jaką wykonują myśliwi jest oparta na arbitralnych szacunkach, których błąd jest nieznany. Dlatego celem niniejszej pracy było wykonanie oceny liczebności bażantów metodami statystycznymi w dwóch obwodach łowieckich na terenie północno-wschodniej małopolski. Teren badań, materiał i metody Ocenę liczebności populacji bażanta (Phasianus colchicus L.) wykonano metodą transektu nieograniczonego [Coughley 1997, Buckland i in. 1993, Bobek i in. 2005] na terenie dwóch obwodów łowieckich, z których jeden (nr 52) był położony na Płaskowyżu Proszowickim, a drugi (nr 67) na Nizinie Nadwiślańskiej. Powierzchnia polna tych obwodów łowieckich wynosiła odpowiednio 3,2 tys. i 4,3 tys. ha. Płaskowyż Proszowicki jest położony na wysokości 250 – 300 m n. p. m., natomiast Nizina Nadwiślańska na wysokości 200 – 250 m n. p. m. [Starkel 1991]. Przy pomocy mapy topograficznej w skali 1 : 50 000 i siatki UTM wyznaczono tam 7 liniowych transektów o łącznej długości 16,3 km. Przemarsz na transektach wykonywał zespół złożony z pięciu osób i dwóch psów myśliwskich. Marszrutą kierował przewodnik, wyznaczając kierunek marszu przy użyciu Satelitarnego Systemu Lokalizacyjnego GPS. W odległości 100 m od przewodnika, po obu jego stronach poruszali się myśliwi z psami penetrującymi obszar w promieniu ok. 100 m wokół myśliwego. Środkiem transektu wraz z przewodnikiem poruszali się obserwatorzy mierzący odległość zaobserwowanej zwierzyny od transektu, w kierunku do niego prostopadłym, posługując się dalmierzem laserowym. Obserwowane bażanty kumulowano w przedziałach 0 – 30 m, 31 – 60 m, 61 – 90 m, 91 – 120 m i 121 – 150 m. Liczbę bażantów w tych przedziałach traktowano jako zmienne zależne (y), a środki przedziałów jako zmienne niezależne (x). Powyższe pary zmiennych posłużyły do obliczenia równania regresji prostoliniowej. Punkt przecięcia prostej z osią y wyznaczał liczbę bażantów obserwowanych wzdłuż linii transektu (prawdopodobieństwo 1,0), natomiast punkt przecięcia z osią x wyznaczał odległość, na której nie powinno się obserwować bażantów (prawdopodobieństwo 0,0). Prawdopodobieństwem zaobserwowania bażantów w środku danego przedziału był iloraz liczby bażantów wyznaczonych przez równanie regresji i liczby bażantów obliczonych przez to równanie na środku transektu (x=0). Aby obliczyć liczbę bażantów w danym przedziale (obserwowanych i tych, których nie obserwowano) liczbę obserwowanych bażantów dzielono przez prawdopodobieństwo obserwacji. W kwietniu 2010 roku dokonano trzykrotnego przemarszu wyznaczonych transektów, 100 TOM III.indd 100 3/9/12 4:48 AM Ocena zagęszczenia populacji bażantów... a w październiku tego samego roku przemarsz był wykonany dwukrotnie. Dane ze wszystkich przemarszów kumulowano obliczając liczbę bażantów zaobserwowanych w przedziałach co 30 metrów. Liczbę bażantów w danym przedziale traktowano jako zmienną zależną, natomiast środek każdego przedziału jako zmienną niezależną. Metodą regresji prostoliniowej opracowano powyższe pary zmiennych. Przy pomocy wyprowadzonego równania oceniono prawdopodobieństwo zaobserwowania bażantów w poszczególnych przedziałach odległości od liniowego transektu. Liczbę zaobserwowanych bażantów korygowano tym wskaźnikiem doliczając osobniki, które podczas przemarszu nie były widziane. Obliczono, iż szerokość pasa taksacyjnego przemarszu wynosi 240 metrów. Długość marszruty i szerokość pasa taksacyjnego wyznaczały powierzchnię, na której prowadzono ocenę liczebności. Wyniki W ciągu 10 dni przemarszów, jakie wykonano na liniowych transektach zaobserwowano łącznie 276 bażantów, z czego 113 było rejestrowanych na terenie Płaskowyżu Proszowickiego a pozostałe (n=163) wykazano na Nizinie Nadwiślańskiej. Skumulowane dane dotyczące liczby obserwowanych bażantów w przedziałach odległości od przemarszu na transektach wskazuje, iż liczba notowanych osobników zmniejszała się w miarę wzrostu odległości od transektu (Tab. 1). Najwięcej bażantów (n=121) obserwowano w przedziale 0 – 30 m. od transektu. W kolejnym przedziale (31 – 60 m.) liczba rejestrowanych bażantów nieco spadła do 118 osobników, lecz drastyczny spadek obserwowanych ptaków notowano w kolejnych przedziałach odległości. Powyżej 150 m. od transektu nie zaobserwowano żadnego bażanta. Przedział odległości od transektu (m) Liczba obserwowanych bażantów Płaskowyż Proszowicki Nizina Nadwiślańska Razem tereny badań i sezony Wiosna jesień wiosna jesień 0 – 30 28 12 65 16 121 31 – 60 25 38 47 8 118 61 – 90 5 2 23 2 32 91 – 120 2 0 1 0 3 121 – 150 1 0 1 0 2 Razem 61 52 137 26 276 Tab. 1. Liczba obserwowanych bażantów w 30 m przedziałach odległości liniowych transeptów podczas przemarszu w kwietniu 2010 r. i październiku 2010 r. na Płaskowyżu Proszowickim i Nizinie Nadwiślańskiej. Dane reprezentują skumulowane wartości uzyskane podczas trzykrotnych przemarszów wiosną i dwukrotnych jesienią. Wykorzystując liczbę obserwowanych bażantów w poszczególnych przedziałach odległości (zmienna zależna) oraz środki tych przedziałów (zmienna niezależna) obliczono równanie regresji prostoliniowej opisującej zależność pomiędzy odległością od transektu a liczbą obserwowanych bażantów. (Ryc.1), y = 143,45 – 1,1767 x ; r = 0,931; p = 0,02, gdzie x – przedziały odległości od transektu, y – liczba obserwowanych bażantów 101 TOM III.indd 101 3/9/12 4:48 AM Marzena Albrycht, Jacek Maślanka, Maciej Ziobrowski Ryc. 1. Zależność pomiędzy prostopadłą odległością od liniowego transektu, a liczbą obserwowanych bażantów. Wykres oparto na skumulowanych danych liczby obserwowanych bażantów w przedziałach odległości (wielokrotność 30 m) wiosną i jesienią 2010 na terenie Płaskowyżu Proszowickiego oraz Niziny Nadwiślańskiej. Według tego równania prawdopodobieństwo zaobserwowania bażantów w środku przedziału 0 – 30 m. (15 m.) wynosiło 0,88. Dla odległości 45 m, 75 m i 105 m prawdopodobieństwo zaobserwowania bażantów wynosiło odpowiednio 0,63; 0,39 i 0,15. Odległość od transektu (m) Prawdopodobieństwo obserwacji Ocena liczebności bażantów Płaskowyż Proszowicki Nizina Nadwiślańska wiosna jesień wiosna jesień 15 0,88 32 14 74 18 45 0,63 40 60 75 13 75 0,38 13 5 61 5 105 0,14 14 0 7 0 135 0,00 0 0 0 0 Razem - 99 79 217 36 Tab. 2. Ocena liczebności populacji bażanta w kwietniu i październiku 2010 na Płaskowyżu Proszowickim oraz na Nizinie Nadwiślańskiej. Dane reprezentują trzykrotne przemarsze na liniowych transektach wiosną oraz dwukrotne przemarsze jesienią. Ocenę liczebności wykonano posługując się bazą danych (Tab. 1) oraz prawdopodobieństwa obserwacji według regresji prostoliniowej. (Ryc. 1). 102 TOM III.indd 102 3/9/12 4:48 AM Ocena zagęszczenia populacji bażantów... Na podstawie powyższej relacji oceniano liczbę bażantów w pasach taksacyjnych o szerokości 240m (2x120m). Taksacje wiosenne wykonane trzykrotnie dotyczyły powierzchni 583,2 ha na Płaskowyżu Proszowickim i 592,8 ha na terenie Niziny Nadwiślańskiej. Dlatego ocenione wiosenne zagęszczenie populacji wyniosło odpowiednio 16,7 i 36,6 bażantów/ 100 ha. Natomiast taksacje jesienne były wykonane dwukrotnie i obejmowały powierzchnie 319,2 ha (Płaskowyż Proszowicki) i 348,0 ha (Nizina Nadwiślańska). Obliczone na podstawie danych z tabeli 2 jesienne zagęszczenie populacji wyniosło wiec odpowiednio 24,7 i 10,3 osobników/ 100 ha. Reasumując jesienne zagęszczenie populacji na Płaskowyżu Proszowickim było 1,5 – krotnie wyższe od wiosennego, natomiast na Nizinie Nadwiślańskiej jesienna populacja była 3,5 – krotnie niższa od populacji wiosennej. Dyskusja Otrzymane zagęszczenia populacji bażanta są znacznie wyższe od zagęszczeń tego gatunku, jakie wykazano w obwodach polnych Dolnego Śląska. Wykonana ocena liczebności podobną metodą jak w niniejszej pracy wykazała tam zagęszczenie rzędu 2,8 osobników/ 100 ha powierzchni polnej [Szmyd – Gołba i in. 2007]. Kryjomski [1981] metodą taksacji pasowej na sąsiednich obwodach przylegających do obwodu nr. 52 (Płaskowyż Proszowicki) ocenił zagęszczenie populacji bażanta w zakresie 10,6 – 26,7 osobników/ 100 ha. Podobne zagęszczenie (14,2 osobników/ 100 ha) oceniono na polach znajdujących się na terenach miasta Krakowa [Chmurzyński 1997]. Wysokie zagęszczenie populacji bażantów, jakie wykazano w niniejszej pracy są wynikiem wysokiego stopnia mozaikowatości środowiska polnego. W naszym kraju stopień zróżnicowania zagęszczenia bażantów jest uzależniony od różnych czynników działających lokalnie, takich jak charakter rolnictwa, stopnia jego intensyfikacji oraz presji drapieżnictwa [Kamieniarz 1999]. Na obydwu terenach badań dominują małe powierzchnie pól uprawnych podzielone miedzami, jest także znaczna liczba niskich zakrzaczeń. Według Dzięciołowskiego i in. [1973] oraz Habra i in. [1979] najlepszym środowiskiem dla bażanta są zróżnicowane pola uprawne z śródpolnymi remizami śródpolnymi oraz drobnymi lasami o równinnej i falistej rzeźbie terenu. Obserwowany wzrost od wiosny do jesieni zagęszczenia populacji bażanta na Płaskowyżu Proszowickim świadczy o wysokim przyroście zrealizowanym lokalnej populacji. Natomiast drastyczny spadek zagęszczenia bażantów, jaki w tym samym okresie zaobserwowano na Nizinie Nadwiślańskiej wiąże się z powodzią, która nawiedziła ten teren latem 2010 roku. Literatura Bobek, B., Zając R., Szmyd-Gołba K. and Wasilewski R. 2005. Population dynamics of brown hare (Lepus europeaus) and grey partridge (Perdix perdix) in the Bottom Valley of Vistula River. Strony 293 – 294 [w:] Pohlmeyer K. (ed.) Extended Abstracts of XXVII-th Congress of the International Union of Game Biologists, Hannover 2005, DSV- Verlag Hamburg. Bresiński W., Kamieniarz R., Panek M. 2003. Gospodarowanie podstawowymi gatunkami zwierzyny drobnej. Strony 83-135 [w:] R. Dzięciłowski (ed.) Poradnik zagospodarowania łowisk polnych i gospodarowania podstawowymi gatunkami zwierzyny drobnej. Łowiec Polski. Sp. z o. o. Warszawa. 2003. 103 TOM III.indd 103 3/9/12 4:48 AM Marzena Albrycht, Jacek Maślanka, Maciej Ziobrowski Buckland S.T., Burnham K. P., Anderson D. R., Laake J. L. 1993. Density estimation using distance sampling. Chapman Hall. London. England. Budna E., Grzybowska L. 2010. Leśnictwo. GUS. Warszawa. 2010. Caughley E. 1977: Analysis of vertebrate populations. I: Wiley and Sons. London-New YorkSydney-Toronto. Chmurzyński T. 1997. Dynamika liczebności populacji drobnej zwierzyny łownej i sarny polnej w wybranych obwodach łowieckich województwa krakowskiego. Praca licencjacka Zakładu Zoopsychologii i Etologii Zwierząt UJ. Kraków. Czyżowski P., Karpiński M., Drozd L. 2006. Porównanie presji drapieżników na lęgi bażantów na terenie miejskim i terenie rolniczym. Annales UMCS. Sec. EE. Vol. XXIV: 429 – 435. Dzięciołowski R., Kowalina E., Płata Z., Sikorowski J. 1973. Bażant. PWRiL, Warszawa. Haber A., Pasławski T., Zaborowski S. 1979. Gospodarstwo Łowieckie. PWN, Warszawa. Hill D. A., Robertson P. A. 1988. The pheasant: Ecology, Manegement and Conservation. Blackwell Scientific Publication Professional Books, Oxford: 1 – 278. Kamieniarz R. 1999. Sytuacja bażanta w Polsce w latach 1990 – 1997. Strony: 145 – 151 [w:] S. Kubiak (red.). Zwierzyna drobna jako elementy bioróżnorodności środowiska przyrodniczego. Materiały konferencyjne – Włocławek 1997, Włocławskie Towarzystwo Naukowe. Kryjomski J. 1981. Ocena liczebności zwierzyny drobnej w wybranych obwodach łowieckich województwa krakowskiego. Praca magisterska Zakładu Ekologii Zwierząt UJ. Kraków. Mroczek J. R., Pączka G. 2009. Analiza zmian liczebności wybranych gatunków zwierząt łownych ekosystemów leśno-rolnych. 11: 183-188. Zeszyty Naukowe. Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej. Polskie Towarzystwo Gleboznawcze. Starkel L. (red.). 1991. Geografia Polski. Środowisko przyrodnicze. PWN. Warszawa. Szmyd-Gołba K. 2004. Wpływ klimatu na liczebność zwierzyny drobnej. Brać Łowiecka 1 (70): 16 – 18. Szmyd-Gołba K., Skrzypek W., Ślazyk K., Wiśniowska L. 2007. Populacje zwierzyny drobnej na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych we Wrocławiu. Strony 113 – 128 [w:] B. Bobek, A. Płaksej, W. Frąckowiak, D. Merta (red.) Gospodarka Łowiecka i ochrona populacji dzikich zwierząt na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych we Wrocławiu. Tom I. Wrocław 2007. Szott M. 1980. Ratujmy wykoszone gniazda bażantów i kuropatw. Łowiec Polski, 5: 5. Adres do korespondencji: Marzena Albrycht Zakład Ekologii, Badań Łowieckich i Ekoturystyki Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ul. Podbrzezie 3, 31-054 Kraków e-mail: [email protected] 104 TOM III.indd 104 3/9/12 4:48 AM Ewa Aplas Andrzej Jurkowski Andrzej Latusek Olga Swornowska EPISTEME 12/2011, t. II s.105-110 ISSN 1895-4421 PODOBIEŃSTWO GENETYCZNE LINII WSOBNYCH ŻYTA OZIMEGO OCENIANE NA PODSTAWIE CECH MORFOLOGICZNYCH I MARKERÓW ISSR GENETIC SIMILARITY OF INBRED RYE LINES ASSESSED ON THE BASIS OF MORPHOLOGICAL FEATURES AND ISSR MARKERS Abstrakt: Celem badań było określenie podobieństwa genetycznego w kolekcji 20 linii wsobnych żyta ozimego pod względem cech morfologicznych i molekularnych. Ocena materiału badawczego została przeprowadzona na podstawie analizy 11 wybranych cech morfologicznych oraz częstości występowania wspólnych prążków, które uzyskano przez zastosowanie markerów ISSR. Na podstawie otrzymanych matryc podobieństwa genetycznego wykreślone zostały dendrogramy. Topologia uzyskanych drzew jak i zakres podobieństwa genetycznego różniły się od siebie w wyraźny sposób. Słowa kluczowe: żyto ozime, markery ISSR, cechy morfologiczne Summary: The aim of investigations was qualification of the genetic similarity in the chosen collection under in relation to morphological and molecular features. 20 inbred lines of the winter rye were used to the experience. The opinion of the investigative material was conducted on the basis of the analysis 11 morphological features, which were chosen, and the frequency of the occurrence of the common stripes which were got by the use of ISSR markers. Dendrograms were crossed out on the basis of the received matrices of the genetic similarity. The topology of trees as and they range of the genetic similarity differed from each other in the clear way. Keywords: winter rye, ISSR markers, morphological features 105 TOM III.indd 105 3/9/12 4:48 AM Ewa Aplas, Andrzej Jurkowski, Andrzej Latusek, Olga Swornowska WSTĘP W programach hodowli roślin informacje dotyczące różnorodności genetycznej w obrębie gatunku są niezbędne dla racjonalnego wykorzystania zasobów genetycznych. Są one szczególnie przydatne w charakteryzowaniu poszczególnych odmian lub wykrywaniu różnic w materiale genetycznym kolekcji. W celu wprowadzenia obiektywnych kryteriów selekcji i efektywnego doboru materiału wskazane jest łączenie tradycyjnych metod hodowlanych z technikami molekularnymi. Pozwoli to na wprowadzenie nowych sposobów analizowania zmienności genetycznej i określania stopnia pokrewieństwa [Chakravarthy, Rambabu 2006]. Szybkie i trafne ustalenie podobieństwa genetycznego pomiędzy badanymi obiektami umożliwia sprawną selekcję określonych form dla różnych celów badawczych i hodowlanych oraz dobór właściwych komponentów rodzicielskich. Pozwala to na przyspieszenie procesów hodowli mieszańcowej jak również otrzymywanie nowych populacji o wartościowych cechach użytkowych. Ocena materiałów hodowlanych pod kątem zróżnicowania genetycznego może być przeprowadzana na podstawie wybranych cech morfologicznych, fenologicznych lub markerów molekularnych. Na podstawie matryc podobieństwa genetycznego wykreślany jest dendrogram, który stanowi graficzne przedstawienie podobieństwa badanych genotypów. Celem badań była analiza podobieństwa linii wsobnych żyta ozimego pod względem cech morfologicznych i markerów ISSR. MATERIAŁY I METODY W celu przeprowadzenia doświadczenia wybrano 20 linii wsobnych żyta ozimego pochodzących z kolekcji Katedry Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Linie zostały wyprowadzone z odmian Dańkowskie Selekcyjne, Kazimierskie, Rogalińskie i miały zróżnicowany stopniem wsobności, który mieścił się w przedziale od S8 do S34. Ocena cech morfologicznych linii wsobnych żyta została przeprowadzona na 5 wybranych losowo roślinach z każdej linii. Obserwacje były prowadzone od momentu kłoszenia się zboża i brano pod uwagę 11 cech morfologicznych: owłosienie dokłosia, zabarwienie antocyjanowe na kolankach, ościach, plewkach i uszkach, zabarwienie roślin, nalot woskowy na roślinie, nalot woskowy na kłosie, kształt ości, kształt kłosa, barwa dokłosia. Doświadczenie zostało wykonane przy założeniu, że wszystkie badane cechy są warunkowane monogenicznie i występuje pełna dominacja. Każdą z cech potraktowano jako marker a uzyskane dane przetransformowano na kod binarny. Cyfra „1” została przypisana do cech, które są warunkowane genami dominującymi (obecność - owłosienia, zabarwienia antocyjanowego na kolankach, ościach, plewkach i uszkach oraz nalotu woskowego na roślinie i kłosie; ciemnozielone zabarwienie roślin; ość o prostym kształcie; prosty kłos; zielona barwa dokłosia) natomiast „0” recesywnymi. Do analiz molekularnych wykorzystano liść flagowy pobrany z tych samych roślin, które były losowo wybierane do oceny cech morfologicznych. Izolację DNA przeprowadzono ze 100 mg materiału roślinnego z wykorzystaniem metody Junghansa i Metzlaffa [1990]. Następnie sprawdzano ilość oraz jakość otrzymanego DNA. PCR został przeprowadzony w objętości 25 ul, każda próba, z zastosowaniem polimerazy Taq z dodatkiem BSA przy profilu termicznym 95˚C 4 min, 95˚C 1 min, 60˚C 1 min, 72˚C 30 s, 72˚C 10 min, 4˚C 8 min. W doświadczeniu zastosowano startery ISSR - SCM138, SCM86, SCM43, SCM45, SCM177, SCM109 i WMS44 (stosowany również w badaniach nad pszenicą i dający dużą liczbę markerów różnicujących) 106 TOM III.indd 106 3/9/12 4:48 AM Podobieństwo genetyczne linii wsobnych żyta ozimego... [Bertin in 2001]. Sekwencje starterów SCM są chronione prawem patentowym a uzyskane zostały na bazie licencji od Bundesanstalt für Züchtungsforschung an Kulturpflanzen. Otrzymane produkty amplifikacji rozdzielono w 8% żelach poliakryloamidowych, które następnie wybarwiano w bromku etydyny w celu wizualizacji produktów. Kolejnym etapem było ustalenie częstości wspólnych prążków i zapisania otrzymanych wyników w postaci kodu binarnego gdzie „1” oznaczało obecność prążka, „0” jego brak. Wartość podobieństwa genetycznego pomiędzy parami linii wsobnych oraz jej graficzne zobrazowanie zarówno w analizie cech morfologicznych jak i molekularnej wykonano przy użyciu programu POPGEN wykorzystującego do obliczeń wzór (GSij) zaproponowany przez Nei i Li [1979] z zastosowaniem hierarchicznego algorytmu analizy skupień UPGMA. Odległość genetyczną (D) obliczono jako: D = 1 - Gij WYNIKI Analiza 11 cech morfologicznych, potraktowanych w doświadczeniu jako markery, umożliwiła przedstawienie relacji podobieństwa genetycznego w badanej kolekcji. Największe podobieństwo o wartości 1,00 wystąpiło w parze linii 47/77 i 7/72 oraz 47/77/1 i 24/1. Oznacza to, że linie te pod względem ocenianych cech są praktycznie identyczne. Natomiast najmniejsze podobieństwo, wynoszące 0,2727, wystąpiło pomiędzy liniami 5/5/5 i 4x18. Graficzne zobrazowanie podobieństwa genetycznego, pomiędzy badanymi liniami przedstawia dendrogram (rys.1a), który w sposób wyraźny dzieli kolekcję linii na dwie grupy główne A i B. Grupa A obejmuje tylko jedną linię 5/5/5, która jako jedyna posiadała nalot woskowy na kłosie i charakteryzowała się odmienną barwą dokłosia od pozostałych linii. Grupa B składa się z 19 linii, które ulokowano w dwóch podgrupach B1, w której można wyodrębnić dwie kolejne podgrupy: B1.1, skupiającą linie 24/1, 47/77/1, 87/4, 98/2, Z-86/1 i B1.2 zawierająca linie Z-88/1, Z-80/1, 24, 47/77, 7/72, 87/3, 97, 4x18 oraz B2, obejmującą pozostałe badane linie. Przeprowadzone analizy molekularne z użyciem markerów ISSR w końcowym rezultacie pozwoliły otrzymać 27 polimorficznych produktów, dzięki czemu można było zobrazować różnice pomiędzy badanymi liniami. Najbardziej efektywnym i najsilniej różnicującym badane genotypy był starter SCM109, który amplifikował 7 produktów. Starter WMS44 amplifikował 5 produktów, SCM138 i SCM45 po 4 produkty każdy, SCM86 3 produkty. Najmniej produktów w liczbie 2 dały startery SCM43 i SCM177. Średnia liczba produktu otrzymanego to 3,86 na starter. Wyniki analiz molekularnych pozwoliły określić linie, które wykazywały największe podobieństwo genetyczne o wartości 0,8889, które wystąpiło pomiędzy liniami Z86 i 4x18, 47/77 i Z86, 47/77 i Z-88/1 oraz 47/77 i 87/3. Duże podobieństwo genetyczne o wartości 0,5556 wystąpiło pomiędzy linią KL-80/BIS/79 i liniami 97, 87/4, 87/3, 5/5, Z-80/1. Największą odrębność o wartości 0,5185 wykazała para linii Z-86/1 i Z80/1. Na podstawie uzyskanej matrycy podobieństwa genetycznego wykreślony został dendrogram (rys.1b), który podzielił badane obiekty na dwie grupy główne A i B. Grupę A stanowi jedna linia KL-80/BIS/79. Grupa B natomiast składa się z dwóch podgrup: B1 obejmującą tylko jedną linię Z-86/1 oraz B2, w której można wyodrębnić dwie podgrupy: B2.1, skupiającą linie 7/72, 47/77/1, 47/7/5, 24/1, 5/5, Z-80/1 i B2.2 z pozostałymi 12 liniami. 107 TOM III.indd 107 3/9/12 4:48 AM Ewa Aplas, Andrzej Jurkowski, Andrzej Latusek, Olga Swornowska Ryc.1. Dendrogram podobieństw linii wsobnych żyta ozimego uzyskany na podstawie analizy a) cech morfologicznych (u góry), b) markerów molekularnych ISSR (na dole) 108 TOM III.indd 108 3/9/12 4:49 AM Podobieństwo genetyczne linii wsobnych żyta ozimego... DYSKUSJA Naukowcy często korzystają z więcej niż jednej metody do analizy podobieństwa genetycznego. Celem takich działań oprócz porównania metod jest zminimalizowanie błędów, którymi mogą być obarczone poszczególne techniki. Na przykład, Vaillancourt i in. [2008] stosował markery SCAR i ISSR do analizy podobieństwa genetycznego u żyta i pszenicy. Należy również pamiętać, że przy wyborze odpowiednich metod służących do badań podobieństwa genetycznego należy wziąć pod uwagę ich skuteczność, powtarzalność i koszty. Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono, że analiza cech morfologicznych i markerów ISSR umożliwiła przedstawienie relacji podobieństwa genetycznego pomiędzy badanymi liniami wsobnymi. Do zobrazowania wyników wykorzystano metodę UPGMA, którą u zbóż stasuje się bardzo często. Między innymi używano jej przy ocenie zróżnicowania genetycznego jęczmienia [Struss i Plieske 1998], żyta [Bednarek i in 1999, Myśków i in. 2001], owsa [Chrząstek i in. 2006] i pszenicy [Prasad i in. 2000]. Topologia otrzymanych dendrogramów jak i zakres podobieństwa genetycznego uzyskany na podstawie analizy cech morfologicznych i markerów ISSR różniły się. W przypadku szacowania podobieństwa genetycznego na podstawie analizy cech morfologicznych nie uzyskano zróżnicowania pomiędzy dwoma parami linii w obrębie badanej kolekcji. Należy jednak pamiętać, że na potrzeby uproszczenia wykonywanych analiz założono, że wszystkie badane cechy są warunkowane monogenicznie i występuje pełna dominacja, co z pewnością ma wpływ na otrzymane wyniki i wysoką niezgodność pomiędzy graficznym przedstawieniem końcowych wyników obu metod. Analiza z wykorzystaniem markerów ISSR pozwoliła otrzymać od 2 do 7 produktów różnicujących z jednego startera. Wynik ten pokrywa się z badaniami Stojałowskiego i in. [2004]. Natomiast otrzymana liczba 3,86 markera na starter różni się od wyników Bolibok i in. [2005] gdzie średnia liczba amplifikacji wynosiła 4,64 markera na starter. Jednak otrzymana wartość w badaniach własnych okazała się wystarczająca by zobrazować zróżnicowanie genetyczne wybranych linii do doświadczenia. W badaniach nad żytem ozimym można stwierdzić, że najbardziej efektywne jest zastosowanie różnych technik markerowych oraz różnych współczynników i funkcji statystycznych w jednej analizie, czego dowodzą wyniki badań Bolibok i in [2005]. Pozwala to na wykorzystanie wielu źródeł polimorfizmu i otrzymanie bardziej wiarygodnych informacji o relacjach genetycznych badanego materiału. Otrzymane w niniejszej pracy wyniki wymagają sprawdzenia za pomocą innych metod. WNIOSKI • Analiza cech morfologicznych i markerów ISSR umożliwiła przedstawienie relacji podobieństwa genetycznego pomiędzy badanymi liniami wsobnymi. • Analiza cech morfologicznych nie pozwoliła na zróżnicowanie genetyczne dwóch par badanych linii kolekcji, co mogło wynikać z uproszczeń dotyczących metody opisywania badanych cech. • Zastosowane w doświadczeniu startery ISSR amplifikowały wystarczającą liczbę polimorficznych markerów do przeprowadzenia analiz. • Starter SCM109 najsilniej różnicował badaną kolekcję. Amplifikował 7 produktów. Najmniej produktów otrzymano po zastosowaniu starterów SCM43 i SCM177 (2 produktów). • Topologia otrzymanych dendrogramów jak i zakres podobieństwa genetycznego uzyskany na podstawie analizy cech morfologicznych i markerów ISSR różniły w wyraźny sposób. 109 TOM III.indd 109 3/9/12 4:49 AM Ewa Aplas, Andrzej Jurkowski, Andrzej Latusek, Olga Swornowska LITERATURA Bednarek P., Chwedorzewska K., Króliczak J., Puchalski J., Zawada M. 1999. Wykorzystanie markerów genetycznych typu AFLP do badań zmienności genetycznej linii wsobnych żyta. Biul. IHAR, 211: 219-227. Bertin P., Gregoire D., Massart S., Froidmont D. 2001. Genetic diversity among European cultivated spelt revealed by microsatellites. Theor. Appl. Genet., 102: 148-156. Bolibok H., Rakoczy-Trojanowska M., Hromada A., Pietrzykowski R. 2005. Efficiency of different PCR-based marker system in assesing genetic diversity among Winter rye (Secale cereale L.) inbred lines. Euphytica, 146: 109-116. Chakravarthy K.B., Rambabu N. 2006. SSR marker based DNA fingerprinting and diversity study in rice (Oryza sativa L.). Afr. J. Biotechnol., 5: 684-688. Chrząstek M., Paczos-Grzęda E., Kruk K. 2006. Ocena zróżnicowania polskich odmian owsa (Avena sativa L.). Acta Agrophysica 8(2): 319-326. Junghans H., Metzlaff M.1990. A simple and rapid method for the preparation of total plant DNA. Biotechniques, 8(2): 176. Myśków B., Masojć P., Banek-Tabor A., Szołkowski A. 2001. Genetic diversity of inbred rye lines evaluated by RAPD analysis. J.Appl. Genet., 42 (1): 1-14. Nei M., Li W.-H. 1979. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 76: 5269-5273. Prasad M., Varshney R.K., Roy J.K., Balyan H.S., Gupta P.K. 2000. The use of microsatelites for detecting DNA polymorhism, genotype identification and genetic diversity in wheat. Theor. Appl. Genet., 100: 584-592. Stojałowski S., Milczarski P., Masojć P. 2004. Przydatność markerów ISSR do identyfikacji linii wsobnych oraz mapowania genomu żyta. Biul. IHAR, Nr 231: 237-246. Struss D., Plieske J. 1998. The use of microsatellite markers for detection of genetic diversity in barley populations. Theor. Appl. Genet., 97: 308-315. Vaillancourt A., Nkongolo K.K., Michael P., Mehes M. .2008. Identification, characterisation, and chromosome locations of rye and wheat specific USSR and SCAR markers useful for breeding purposes. Euphytica, 159: 297–306. Adres do korespondencji: Ewa Aplas Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Plac Grunwaldzki 24A, 50-363 Wrocław e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Henryk Bujak prof. nadzw. Badania wykonane z środków UE, Nr grantu DG-G/2562/10 110 TOM III.indd 110 3/9/12 4:49 AM Janusz Augustynowicz Stefan Pietkiewicz Mohamed Hazem Kalaji Barbara Podlaska Stefan Russel EPISTEME 12/2011, t. II s.111-116 ISSN 1895-4421 Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wydajność aparatu fotosyntetycznego Sida hermaphrodita (L.) Rusby mierzonego za pomocą wybranych parametrów fluorescencji chlorofilu a The effect of sludge fertilization on photosynthetic apparatus efficiency of Sida hermaphrodita (L.) Rusby measured as choosen parameters of chlorophyll a fluorescence Abstrakt: Utylizacja osadów ściekowych jest narastającym problemem z powodu budowy coraz większej liczby oczyszczalni ścieków. Celem badań przedstawionych w niniejszej pracy było określenie wpływu nawożenia osadem ściekowym pochodzącym z komunalnej oczyszczalni ścieków, na wybrane parametry fizjologiczne związane z wydajnością aparatu fotosyntetycznego ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita (L.) Rusby). Badania przeprowadzono w 2007 r. na terenie Instytutu Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach, w doświadczeniu dwuczynnikowym w układzie losowanych bloków z trzema powtórzeniami. Badania obejmowały następujące warianty: kontrolny bez nawożenia azotem oraz z 0% i 100% udziałem azotu pochodzącego z osadu ściekowego w dawce ogólnej 170 kg/ha. W trzech terminach przeprowadzono pomiary parametrów fluorescencji chlorofilu a: wskaźnika maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II fotosyntezy (FV/FM) i wskaźnika funkcjonowania fotoukładu II fotosyntezy (P.I.). Stwierdzono, że pod koniec okresu wegetacji osad ściekowy wpływał stymulująco na wydajność aparatu fotosyntetycznego ślazowca pensylwańskiego mierzonego za pomocą sumarycznego wskaźnika funkcjonowania fotoukładu II (P.I.) i sumarycznego wskaźnika maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II (FV/FM). Słowa kluczowe: Roślina energetyczna, osad ściekowy, ślazowiec pensylwański, wskaźnik maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II fotosyntezy (FV/FM), wskaźnik funkcjonowania fotoukładu II fotosyntezy (P.I.). Summary: Sludge utilization is a grown problem due an increase the amount of newly built up wastewater treatment plants. It seems the most rational way to use this sludge is to consume it in agricultural systems, which meets two goals simultaneously: the plants (crops) use mineral nutrients from the sludge and purifies sludge treated soil from heavy metals and other contaminations. The aim of experiment was to investigate effects of fertilization with sludge obtained from municipal wastewater treatment plant on chosen physiological parameters related to photosynthetic apparatus efficiency of Virginia mallow (Sida hermaphrodita (L.) Rusby) plant. The experiment was conducted in 2007 at the Institute of Land Reclamation and Grassland (IMUZ) in a two factorial randomized blocks designed with 3 replicates. The experiment involved the following treatments: a control without additional nitrogen fertilization and others with 0% and 100% share of nitrogen from a sludge within total rate 170 kg N/ha. Potassium fertilization was 240 kg/ha for each variant. The following indices of physiological activity of the apparatus were used: index of photosystem II (PS II) functioning and vitality (Performance Index, P.I.) and maximum quantum yield of PS II (Fv/Fm). Physiological analyses were performed on three dates: July 2nd (initial growth phase), August 2nd (full growth stage) and October 17th (the final growth stage). Our results showed that, stimulatory effect of sludge on efficiency of photosynthetic apparatus measured as index of photosystem II (PS II) functioning and vitality (Performance Index, P.I.) and maximum quantum yield of PS II (Fv/Fm) was found at the end of vegetation period. Key words: Energetic plant, sewage sludge, Virginia mallow, maximum quantum yield of PS II (Fv/Fm), index of photosystem II (PS II) functioning and vitality (Performance Index, P.I.). 111 TOM III.indd 111 3/9/12 4:49 AM Janusz Augustynowicz, Stefan Pietkiewicz, Mohamed Hazem Kalaji... WSTĘP Zgodnie z dyrektywą UE (2001) w sprawie promocji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na wewnętrznym rynku energii elektrycznej, każde z państw członkowskich Unii Europejskiej powinno osiągnąć do 2010 r. udział energii z odnawialnych źródeł w wielkości 12% zużycia energii brutto, natomiast cała Wspólnota na poziomie 22,1 %. Zatwierdzona przez Sejm Rzeczypospolitej Polskiej Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej (2001) promuje rozwój odnawialnych źródeł energii w naszym kraju i wskazuje podstawowe cele i warunki rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce do roku 2020. Jednym ze źródeł energii odnawialnej jest biomasa, pozyskiwana między innymi z tzw. roślin energetycznych jak np.: słonecznik bulwiasty, ślazowiec pensylwański, rdestowiec sachaliński, mozga trzcinowa, miskant olbrzymi, wierzba krzewiasta i inne (Augustynowicz i in., 2008a). Obecnie coraz większą popularnością wśród badaczy roślin energetycznych cieszy się ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita (L.) Rusby) pochodzący z Ameryki Północnej, gdzie występuje w warunkach naturalnych. Różne gatunki z rodzaju Sida spotkać można również na pustynnych i półpustynnych terenach Afryki, Australii i Wysp Zielonego Przylądka (Clement, 1957). Badania roślin energetycznych mają na celu opracowanie takiego sposobu ich uprawy aby uzyskać maksymalny przyrost biomasy. Można tutaj wyróżnić dwa sposoby uprawy: tradycyjny, polegający na dostarczaniu azotu z konwencjonalnych źródeł takich jak nawozy mineralne lub przy użyciu jako jego źródła uciążliwego dla środowiska przyrodniczego odpadu, jakim jest osad ściekowy (Augustynowicz i in., 2008b). Przywracanie glebie składników zgromadzonych w osadach ściekowych jest właściwe nie tylko z gospodarczego punktu widzenia, lecz także niezbędne do zachowania i odtwarzania ekologicznej równowagi. Skład mineralny i organiczny osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków jest zbliżony do glebowej substancji organicznej – próchnicy (Bączalska, 1998). Dzięki temu możliwe jest przyrodnicze, a w tym i rolnicze wykorzystanie osadów ściekowych (Bień, 2002). Celem pracy było zbadanie wpływu nawożenia osadem ściekowym pochodzącym z komunalnej oczyszczalni ścieków na aktywność aparatu fotosyntetycznego ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita (L.) Rusby). MATERIAŁ I METODY W 2007 r. w Instytucie Melioracji i Użytków Zielonych w Falentach k. Warszawy przeprowadzono dwuczynnikowe doświadczenie, założone w układzie losowanych bloków z trzema powtórzeniami. W każdym powtórzeniu zastosowano osiem roślin. Stosowano następujące kombinacje nawozowe: • próba zerowa (bez nawożenia azotem) („0”), • 100% N z osadu, 0% N z nawozu mineralnego („100% osad”), • 0% N z osadu, 100% N z nawozu mineralnego („0% osad”). W kombinacjach z osadem ściekowym stosowano nawożenie osadem komunalnym w ilości odpowiadającej 170 kg czystego azotu/ha. Stosowana dawka azotu została ustalona zgodnie z dopuszczalnym maksimum wynikającym z Ustawy o nawozach i nawożeniu (2000). Dodatkowa każda kombinacja nawozowa, włącznie z kombinacją „0”, została wzbogacona mineralnym nawozem potasowym w ilości 240 kg K/ha. 112 TOM III.indd 112 3/9/12 4:49 AM Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wydajność aparatu fotosyntetycznego... Pomiary wskaźników fizjologicznych charakteryzujących aparat fotosyntetyczny topinambura przeprowadzono w trzech terminach: 2 lipca, 2 sierpnia oraz 17 października. Jako wskaźniki fizjologicznej aktywności tego aparatu przyjęto: • wskaźnik funkcjonowania fotoukładu II (ang. Performance Index, P.I.) i maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II (FV/FM). Te wskaźniki zalecają Kalaji i Łoboda (2007) jako najlepsze indykatory wydajności aparatu fotosyntetycznego mierzonej techniką detekcji i analizy sygnału fluorescencji chlorofilu a. • wskaźnik funkcjonowania fotoukładu II zmierzono na trzech poziomach łanu (górnym, środkowym i dolnym), natomiast wskaźnik maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II dla całego łanu, w trzech powtórzeniach dla każdej kombinacji nawozowej. Wyniki opracowano statystycznie przy pomocy pakietu SAS 9.1. WyniKi i dySKuSjA Przeprowadzona analiza wariancji badanych wskaźników nie wykazała istotnych różnic ze względu na zastosowane kombinacje nawozowe. Zaobserwowano jedynie tendencje wpływu tych kombinacji, jednak ze stosunkowo małym prawdopodobieństwem (p = 0,65 – 0,95), które nie pozwalało na wyciągnięcie statystycznie istotnych wniosków. Na rysunku 1 przedstawiono dane obrazujące zmiany w okresie wegetacji, sumarycznego wskaźnika funkcjonowania fotoukładu II (PSII) ślazowca pensylwańskiego nawożonego osadem ściekowym. W lipcowym terminie pomiarów najwyższe wartości badanego wskaźnika zaobserwowano dla kombinacji „0% osad” a najniższe dla kombinacji „0”. W sierpniu również nie zauważono stymulującego wpływu osadu ściekowego na wartości P.I.. W kombinacji z osadem ściekowym wskaźnik funkcjonowania fotoukladu II był najniższy. Pod koniec okresu wegetacji osad ściekowy nieznacznie stymulował wzrost aktywności aparatu fotosyntetycznego roślin badanego gatunku. Podobne wyniki uzyskał Augustynowicz i in. (2008a). Ryc. 1. Zmiana w okresie wegetacji sumarycznego wskaźnika P.I. w liściach ślazowca pensylwańskiego nawożonego osadem ściekowym W przypadku liści warstwy górnej łanu wartości wskaźnika funkcjonowania PSII w dniu 2.07 wskazują, iż zastosowanie osadu ściekowego zmniejszyło aktywność aparatu fotosyntetycznego badanej rośliny (Rys. 2A). Najwyższe wartości badanego wskaźnika uzyskano dla kombinacji ze 100% udziałem nawozu mineralnego w dawce nawozowej. Wyniki pomiarów przeprowadzonych w miesiąc później (2.08) wskazywały na podobną tendencję działania osadu ściekowego na wskaźnik funkcjonowania roślin. Największe wartości P.I. uzyskano dla kombinacji „0% osad”. Pomiary jesienne (17.10) wykazały znaczne obniżenie aktywności aparatu fotosyntetycznego dla wszystkich kombinacji nawozowych w stosunku do wcześniejszych terminów pomiarowych. 113 TOM III.indd 113 3/9/12 4:49 AM Janusz Augustynowicz, Stefan Pietkiewicz, Mohamed Hazem Kalaji... Uzyskane w dniu 2.07 wyniki dla liści warstwy środkowej łanu pokazują, że zastosowanie osadu ściekowego doprowadziło do zmniejszenia wartości wskaźnika funkcjonowania PSII (P.I.) w stosunku do pozostałych kombinacji (Rys. 2B). W dniu 02.08 aktywność aparatu fotosyntetycznego była najniższa w kombinacji z osadem ściekowym. W tym terminie najwyższą wartość wskaźnika P.I. stwierdzono w roślinach poddanych nawożeniu ze 100% udziałem nawozu mineralnego. W terminie październikowym (17.10) najwyższą wartość badanego wskaźnika zaobserwowano dla kombinacji z nawozem mineralnym, najniższą zaś dla kombinacji kontrolnej. Badanie wskaźnika funkcjonowania PSII (P.I), dla liści warstwy dolnej łanu w dniu 02.07 wykazało wyraźny stymulujący wpływ osadu ściekowego na aktywność aparatu fotosyntetycznego roślin (Rys. 2C). Najwyższą wartość wskaźnika funkcjonowania fotosystemu II uzyskano dla kombinacji ze 100% udziałem osadu ściekowego w dawce nawozowej. Wyniki pomiarów przeprowadzonych miesiąc później (2.08) nie wykazały stymulującego wpływu osadu ściekowego na wartości P.I. Najwyższą wartość badanego wskaźnika stwierdzono dla kombinacji kontrolnej. Pod koniec wegetacji aktywność aparatu fotosyntetycznego liści dolnej warstwy łanu słonecznika bulwiastego była niska, a rośliny zaczęły więdnąć i zamierać. Z prac innych autorów wynika, że aktywność aparatu fotosyntetycznego różnych roślin jest niższa jesienią niż wiosną i latem (Kalaji i in., 2004a, Kalaji, 2004). Ryc. 2A. Zmiana w okresie wegetacji wskaźnika P.I. w górnej warstwie liści ślazowca pensylwańskiego nawożonego osadem ściekowym Ryc. 2B. Zmiana w okresie wegetacji wskaźnika P.I. w środkowej warstwie liści ślazowca pensylwańskiego nawożonego osadem ściekowym Ryc. 2C. Zmiana w okresie wegetacji wskaźnika P.I. w dolnej warstwie liści ślazowca pensylwańskiego nawożonego osadem ściekowym 114 TOM III.indd 114 3/9/12 4:49 AM Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wydajność aparatu fotosyntetycznego... Liczne badania potwierdzają, że parametr FV/FM określa potencjalną wydajność PSII i może być wykorzystywany jako wiarygodny wskaźnik aktywności fotochemicznej aparatu fotosyntetycznego. Dla większości roślin w fazie pełnego rozwoju i w warunkach bezstresowych maksymalna wartość tego parametru wynosi 0,83 (Angelini i in. 2001). Jego obniżenie świadczy o tym, że badana roślina wcześniej była narażona na działanie czynników stresowych, które uszkodziły funkcje PSII, zmniejszając efektywność transportu elektronów (He i in. 1996). Na rysunku 3 przedstawiono zmiany maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II (FV/FM), w poszczególnych terminach pomiarów (wartości sumaryczne), u roślin ślazowca pensylwańskiego w ciągu całego okresu wegetacji, nawożonych osadem ściekowym. Największe wartości analizowanego wskaźnika odnotowano w terminie sierpniowym (2.08) i były one porównywalne z wartościami zaobserwowanymi w lipcu (2.07), najniższe zaś pod koniec okresu wegetacji. Na uwagę zasługuje fakt, iż w pierwszych miesiącach wegetacji nie zaobserwowano stymulującego wpływu osadu ściekowego na badany wskaźnik w stosunku do pozostałych kombinacji nawozowych. W terminie październikowym (17.10) osad ściekowy nieznacznie wpływa na wzrost wartości wydajności kwantowej fotoukładu II. Ryc. 3. Zmiana w okresie wegetacji sumarycznej maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II (FV/ FM) w liściach ślazowca pensylwańskiego nawożonego osadem ściekowym Reasumując można stwierdzić, że na początku okresu wegetacji dolna warstwa liści ślazowca pensylwańskiego w kombinacji z 100% udziałem osadu ściekowego w dawce nawozowej wykazywała istotnie wyższy wskaźnik funkcjonowania fotoukładu II. W terminie sierpniowym nastąpił nieznaczny wzrost aktywności aparatu fotosyntetycznego badanych roślin. Pod koniec okresu wegetacji największe sumaryczne wartości P.I. jak i maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II zaobserwowano u roślin kombinacji z osadem ściekowym. Wnioski • Pod koniec okresu wegetacji osad ściekowy wpływał stymulująco na wydajność aparatu fotosyntetycznego ślazowca pensylwańskiego mierzonego za pomocą sumarycznego wskaźnika funkcjonowania fotoukładu II (P.I.) i sumarycznego wskaźnika maksymalnej wydajności kwantowej fotoukładu II (FV/FM). • Na początku okresu wegetacji (lipcowy termin pomiarów) osad ściekowy stymulował wartości P.I. w dolnej warstwie liści ślazowca pensylwańskiego. • W środkowym okresie wegetacji (sierpniowy termin pomiarów) osad ściekowy negatywnie wpływał na wartości P.I. 115 TOM III.indd 115 3/9/12 4:49 AM Janusz Augustynowicz, Stefan Pietkiewicz, Mohamed Hazem Kalaji... LITERATURA Angelini G., Ragni P., Esposito D., Giardi P., Pompili M.L., Moscardelli R., Giardi M.T. 2001. A device to study the effect of space radiation on photosynthetic organisms. Physica Medica - Vol. XVII, Supplement 1, 1 st International Workshop on Space Radiation Research and 11th Annual NASA Space Radiation Health Investigators’ Workshop Arona (Italy), May 27-31, 2000. Augustynowicz J.,, S. Pietkiewicz, M. Kalaji, S. Russel. 2008a. Wpływ preparatów EM na wybrane parametry fizjologiczne i produkcję biomasy przez rośliny energetyczne na przykładzie słonecznika bulwiastego (topinambura), Wielokierunkowość badań w rolnictwie i leśnictwie, tom nr 2, ss. 9 – 24, UR w Krakowie, Kraków. Augustynowicz J., S. Pietkiewicz, M. Kalaji, S. Russel. 2008b. Wpływ preparatów EM na wybrane parametry fizjologiczne roślin energetycznych nawożonych osadem ściekowym na przykładzie ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita (L.) Rusby), Ekologia i Technika, Vol. XVI, nr 5A, ss. 11 – 19, Bydgoszcz. Bączalska D. 1998. Ocena możliwości składowania skratek pochodzących z Grupowej Oczyszczalni Ścieków we Włocławku na miejskim wysypisku komunalnym, Mat. Konf. Nauk. – Techn. Osady ściekowe w praktyce, Częstochowa – Ustroń. Bień J. B., 2002. Osady ściekowe. Teoria i Praktyka, Politechnika Częstochowska, Częstochowa. Clement I. D. 1957. Studies in Sida (Malvaceae). Contrib. Greg. Herb., 180, 1 - 91. He J., Chee C.W., Goh C.J. 1996. Photoinhibition of Heliconia under natural tropical conditions: the importance of leaf orientation for light interception and leaf temperature. Plant Cell Environ. 19, 1238-1248. Kalaji M. H., Rykaczewska K., Pietkiewicz S., Kotlarska-Jaros E.2004a. Wpływ dolistnego nawożenia siarkowo-azotowego na aktywność i rozwój roślin ziemniaka [określany] metodą fluorescencji chlorofilu a. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 496, 367-374. Kalaji M.H. 2004. Chlorophyll fluorescence a: A new tool to be exploited in plant breeding programs. Workshop: Improvement of tolerance to environmental stress and quality in cereals. CICSA. IHAR, Radzików, Polska. 25-27.03.2004. p 14-15. Kalaji M.H., Łoboda T. 2007. Photosystem II of barley seedlings under cadmium and lead stress. Plant, Soil Environ., 53, 511-516. Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej. 2001. Ustawa z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu. (Dz. U. Nr 89, poz. 991). Dyrektywa 2001/77/EC Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 września 2001 r. w sprawie promocji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na wewnętrznym rynku energii elektrycznej. Adres do korespondencji: Zakład Sanitacji i Higienizacji Wsi, Instytut Technologiczno – Przyrodniczy, Raszyn Katedra Fizjologii Roślin, Wydział Rolnictwa i Biologii Samodzielny Zakład Biologii Mikroorganizmów, Wydział Rolnictwa i Biologii Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie 116 TOM III.indd 116 3/9/12 4:49 AM Andrzej Banek EPISTEME 12/2011, t. II s.117-123 ISSN 1895-4421 GRZYBY pleśniowe zasiedlające liście Roślin PASTEWNYCH przeznaczonych do zakiszania Molds colonizing leaves of forage plants for silage Abstrakt: Obecność grzybów pleśniowych w kiszonkach ma negatywny wpływ na ich jakość, między innymi zmniejsza stabilność tlenową kiszonek oraz wpływa na zanieczyszczenie mykotoksynami. Celem badań było poznanie grzybów pleśniowych, w tym gatunków toksynotwórczych, zasiedlających liście roślin przeznaczonych do zakiszania. Ocenę mikologiczną liści roślin pastewnych przeprowadzono na podstawie próbek pobranych z 5 miejscowości na terenie województwa podkarpackiego. Grzyby pleśniowe izolowano poprzez wypłukanie ich sterylnym płynem fizjologicznym, posiew na podłoże selektywne oraz identyfikację na podstawie obserwacji makro- i mikroskopowych. Z liści czterech gatunków roślin pastewnych wyodrębniono przede wszystkim grzyby należące do rodzajów Fusarium, Alternaria, Mucor oraz Absidia. Ponadto odnotowano także obecność gatunków toksynotwórczych takich jak: Alternaria alternata, Fusarium graminearum, Penicillum verrucosum, Aspergillus flavus i Aspergillus ochraceus. Słowa kluczowe: grzyby pleśniowe, rośliny pastewne Summary: The presence of molds in silage has a negative effect on their quality, including reducing aerobic stability and affects to contamination by mycotoxins. Aim of this study was to determine the fungi, including toxin-forming species colonizing leaves of forage plants for silage. A mycological assessment of forage crops leaves was performed on samples taken from 5 places in the Podkarpackie Province. Molds were isolated by rinsing leaves with sterile physiological fluid, inoculated on selective medium and identification based on macro- and microscopic observations. From leaves of fodder plants were isolated fungi belonging to Fusarium, Alternaria, Mucor and Absidia. In addition there were also toxin-forming species such as: Alternaria alternata, Fusarium graminearum, Penicillum verrucosum, Aspergillus flavus and Aspergillus ochraceus. Key words: molds, forage crops 117 TOM III.indd 117 3/9/12 4:49 AM Andrzej Banek Wstęp Grzyby pleśniowe stanowią liczną część mikroflory występującej na organach wegetatywnych i generatywnych roślin [Purwin i wsp. 2006]. Pitt [2000] uważa grzyby z rodzaju Fusarium za główne patogeny roślin zbożowych, które porażają wszystkie organy zbóż we wszystkich fazach rozwojowych. Natomiast grzyby należące do rodzaju Aspergillus i Penicillium to saprobionty, które występują wtórnie na przechowywanych i suszonych surowcach roślinnych. Szczególnie niepożądane jest występowanie grzybów pleśniowych w surowcach roślinnych przeznaczonych do zakiszania. Według Purwin i wsp. [2006] pleśnie ograniczają stabilność tlenową kiszonek oraz pogarszają ich jakość w wyniku produkcji mykotoksyn. Z kolei te wtórne metabolity przemiany materii grzybów pleśniowych wykazują bardzo silne działanie toksyczne na organizmy stałocieplne. Libudzisz i wsp. [2009] wyraźnie podkreślają, że obecność mykotoksyn w produktach spożywczych i surowcach roślinnych dyskwalifikuje je w przeznaczeniu do spożycia przez ludzi i zwierzęta. Szerokie rozprzestrzenianie się pleśni toksynotwórczych stanowi istotny problem z ekologicznego, społecznego i ekonomicznego punktu widzenia [Wogan 1968; Bennett i Klich 2003]. Celem badań była analiza jakościowa grzybów pleśniowych oraz gatunków toksynotwórczych na liściach: buraka pastewnego, kukurydzy, kupkówki pospolitej i wiechliny łąkowej przeznaczonych do zakiszania na terenie województwa podkarpackiego. Materiały i metody Ocenie mikologicznej poddano liście roślin pastewnych: kukurydzy zwyczajnej (Zea mays L.), buraków pastewnych (Beta vulgaris ssp. vulgaris convar. crassa Alef. var. Rapa), kupkówki pospolitej (Dactylis glomerata L.), wiechliny łąkowej (Poa pratensis L.). Liście traw pobierano we wczesnych fazach rozwojowych (początek kłoszenia i wyrzucania wiech) natomiast liście kukurydzy w fazie woskowej a buraków pastewnych w fazie dojrzałości korzeni. Wszystkie gatunki roślin pobrano z 5 miejscowości województwa podkarpackiego: Budziwój, Chmielnik oraz Trzebuska w powiecie rzeszowskim, Krzywa i Ropczyce w powiecie ropczyckosędziszowskim. Z każdej miejscowości pobrano 3 próbki danego gatunku rośliny (każda z próbek była pobrana z obszaru 1 ara). Pobrane próbki umieszczono w workach z polietylenu, do czasu wykonania oznaczeń przechowywano w warunkach chłodniczych. W warunkach laboratoryjnych z liści izolowano grzyby pleśniowe poprzez wypłukanie ich sterylnym płynem fizjologicznym. Po przygotowaniu kolejnych rozcieńczeń wykonano posiew wgłębny stosując podłoże selektywne agar Czapek-Dox. Dla każdej próby wykonano trzy powtórzenia. Próbę stanowiło 10g liści określonego gatunku z danej miejscowości. Płytki Petriego z podłożem hodowlanym i inokulum inkubowano w temperaturze 25oC przez 3-5 dni. Następnie izolowano czyste kultury grzybów i ponownie inkubowano je przez 3-5 dni w temperaturze 25oC. Czyste kultury pleśni zidentyfikowano na podstawie obserwacji makroskopowych i mikroskopowych. Obserwacje makroskopowe dotyczyły cech morfologicznych tj. struktury i zabarwienia grzybni powietrznej i rewersu kolonii pleśni. Z kolei obserwacje mikroskopowe dotyczyły kształtów strzępek plechy, konidioforów oraz konidii. W identyfikacji rodzajowej i gatunkowej grzybów posłużono się kluczem mikologicznym Fassatiova [1983] oraz Peberby [1987]. 118 TOM III.indd 118 3/9/12 4:49 AM Grzyby pleśniowe zasiedlające liście roślin pastewnych... Wyniki i dyskusja Na podstawie przeprowadzonej analizy jakościowej liści badanych roślin wyodrębniono grzyby pleśniowe należące do 7 rodzajów. Wyniki badań przedstawiono w tabeli 1. Oznaczenia mikologiczne liści buraków pastewnych wskazują na obecność zarodników grzybów z rodzaju Alternaria, Absidia, Aspergillus, Fusarium, Mucor i Penicillium. Stwierdzono, że dominują zarodniki grzybów z rodzaju Alternaria (liczne pleśnie obecne w próbkach pobranych z 4 spośród 5 miejscowości) i Fusarium (grzyby występowały na liściach pobranych z 3 spośród 5 miejscowości). Największe zanieczyszczenie pleśniami stwierdzono na liściach buraków pastewnych pobranych z Ropczyc i Chmielnika. Wśród pleśni toksynotwórczych stwierdzono obecność Alternaria alternata (Fries) Keissler, Fusarium graminearum Schwabe, Aspergillus ochraceus Wilhelm i Penicillium verrucosum Dierckx. Na powierzchni liści kukurydzy występowała najbardziej różnorodna mikoflora. Najliczniejszą grupę stanowiły grzyby z rodzaju Fusarium, których obecność stwierdzono we wszystkich badanych próbkach, Alternaria oraz Absidia, których zarodniki były obecne na liściach pobranych z 4 spośród 5 miejscowości. Największe zanieczyszczenie grzybami zaobserwowano na liściach kukurydzy pobranych z Trzebuski (6 rodzajów grzybów, w tym liczne grzyby z rodzaju Aspergillus, Alternaria i Absidia) oraz z Krzywej (5 rodzajów grzybów w tym liczne pleśnie Penicillium, Fusarium, Alternaria) natomiast najmniejsze w Ropczycach. Wśród pleśni potencjalnie toksynotwórczych stwierdzono obecność Aspergillus flavus Link i Aspergillus ochraceus Wilhelm, Fusarium moniliforme Sheldon, Penicillium verrucosum Dierckx oraz Alternaria alternata (Fries) Keissler. Badania mikologiczne liści kupkówki pospolitej wykazały, że dominującą mikroflorą stanowiły grzyby z rodzaju Fusarium, Absidia, Mucor i Penicillium. Zaobserwowano także obecność pleśni z rodzaju Alternaria i Rhizopus. Największe zanieczyszczenie pleśniami stwierdzono na liściach pobranych z Ropczyc (6 rodzajów grzybów w tym liczne z rodzaju Penicillium i Alternaria) a najmniejsze w Budziwoju (grzyby z rodzaju Fusarium i Mucor) Wśród pleśni potencjalnie toksynotwórzczych stwierdzono obecność Fusarium nivale (Fries) Cesati, Penicillium verrucosum Dierckx i Alternaria alternata (Fries) Keissler. Na liściach wiechliny łąkowej dominowały zarodniki pleśni z rodzaju Mucor, Fusarium, Rhizopus oraz Absidia. Grzyby pleśniowe z rodzaju Mucor, Absidia i Fusarium były obecne we wszystkich próbkach pobranych z 5 badanych miejscowości. Największe zanieczyszczenie pleśniami stwierdzono na liściach pobranych z Chmielnika (6 rodzajów grzybów w tym liczne pleśnie z rodzaju Mucor i Fusarium). Wśród grzybów pleśniowych produkujących mykotoksyny stwierdzono obecność Fusarium nivale (Fries) Cesati, Penicillium verrucosum Dierckx oraz Alternaria alternata (Fries) Keissler. 119 TOM III.indd 119 3/9/12 4:49 AM Andrzej Banek Grzyby pleśniowe Miejscowość Absidiaspp. Alternaria spp. Aspergillus spp. Fusarium spp. Mucor spp. Penicillium spp. ++ + Rhizopus spp. Buraki pastewne Budziwój Chmielnik ++ + ++ Krzywa ++ Ropczyce ++ Trzebuska ++ + + + + Kukurydza Budziwój + ++ Chmielnik + + Krzywa + ++ ++ Ropczyce Trzebuska ++ ++ ++ ++ + ++ + ++ + ++ ++ + + + + + Kupkówka pospolita Budziwój ++ ++ ++ Chmielnik ++ + Krzywa ++ + Ropczyce + Trzebuska ++ ++ + ++ + ++ ++ + + Wiechlina łąkowa Budziwój + Chmielnik + Krzywa + Ropczyce + Trzebuska + + + ++ ++ ++ ++ + ++ ++ ++ ++ ++ + + + ++ + + Tab. 1. Grzyby pleśniowe występujące na liściach roślin pastewnych. + - występowanie w małej liczbie (pojedyncze kolonie na płytce Petriego), ++ - występowanie w dużej liczbie (liczne kolonie na płytce Petriego) 120 TOM III.indd 120 3/9/12 4:49 AM Grzyby pleśniowe zasiedlające liście roślin pastewnych... Traktując łącznie wyniki analizy jakościowej liści z poszczególnych miejscowości zaobserwowano, że pleśnie występujące na roślinach pastewnych charakteryzują się dużym zróżnicowaniem jakościowym. Najbardziej różnorodną mikroflorę stwierdzono na liściach kukurydzy, na których występowało 7 rodzajów grzybów pleśniowych. Na roślinach pastewnych przeważały pleśnie z rodzajów Fusarium, Alternaria, Mucor i Absidia. W wyniku analizy mikologicznej stwierdzono obecność licznych grzybów toksynotwórczych. Grzyby Alternaria alternata produkują mykotoksyny takie jak: alternariol, kwas tenauzonowy, trichoteceny, które u zwierząt stałocieplnych powodują efekt cytotoksyczny i letalny [Da Motta i Valente Soares 2000; Libudzisz i wsp. 2009]. Pleśnie te występowały w dużej liczbie na liściach kukurydzy i buraków pastewnych, natomiast sporadycznie na liściach traw. Pleśnie z rodzaju Aspergillus występowały sporadycznie, zidentyfikowano je tylko na liściach kukurydzy i buraków pastewnych. Grzyby z rodzaju Penicillum występowały na wszystkich roślinach, przy czym największą liczebność stwierdzono na liściach kukurydzy i kupkówki pospolitej. Gatunki z rodzaju Aspergillus produkują jedne z najniebezpieczniejszych mykotoksyn. Aspergillus flavus wytwarza aflatoksyny B1, B2, G1, G2, które powodują uszkodzenie DNA, efekt kancerogenny, uszkodzenie wątroby, supresję układu odpornościowego, efekt letalny. Natomiast Aspergillus ochraceus oraz Penicillium verrucosum produkują ochratoksynę A, która wykazuje silne działanie nefrotoksyczne a także efekt kancerogenny, teratogenny, supresję układu odpornościowego [Bennett i Klich 2003; Libudzisz i wsp. 2009]. Na powierzchni liści kukurydzy stwierdzono obecność Fusarium moniliforme, który produkuje fumonizyny powodujące u zwierząt zaburzenia w syntezie sfingolipidów, uszkodzenie (apoptozę) komórek wątroby, nowotwory wątroby, obrzęk płuc, raka przełyku [Bennett i Klich 2003; Yazar i Omurtag 2008]. Fusarium graminearum, który zidentyfikowano na liściach buraków pastewnych produkuje toksynę T2 i deoksyniwalenol powodujące zaburzenia w syntezie białek, nudności, wymioty, biegunkę, utratę wagi, aleukię, uszkodzenie tkanki hematopoetycznej, uszkodzenie układu nerwowego. Gatunek ten produkuje także zearalenon wykazujący efekt estrogenny oraz związane z tym zaburzenia układu rozrodczego i poronienia [Bennett i Klich 2003; Yazar i Omurtag 2008]. Fusarium nivale występujące na liściach traw produkuje niwalenol wykazujący działanie genotoksyczne (uszkodzenie DNA, aberracje chromosomowe), teratogenne (uszkodzenie płodu) oraz fusarenon X wykazujący efekt immunosupresyjny, kancerogenny, cytotoksyczny. Fusarenon X powoduje także biegunki i hipotermię u zwierząt [Yazar i Omurtag 2008]. W badaniach stwierdzono obecność pleśni z rodzaju Fusarium na wszystkich roślinach pastewnych przeznaczonych do zakiszania. Zarodniki Fusarium były obecne we wszystkich próbkach liści kukurydzy, kupkówki pospolitej oraz wiechliny łąkowej oraz na próbkach buraków pastewnych pobranych z 3 spośród 5 miejscowości (90% badanych próbek), co świadczy o szerokim spektrum występowania tychże grzybów. W badaniu Krysińska-Traczyk i wsp. [2007], w którym badano próbki roślin zbożowych pobranych w Polsce południowo-wschodniej stwierdzono obecność grzybów Fusarium w 54,2% pobranych próbek. Izolowano następujące gatunki grzybów pleśniowych z kukurydzy: F. culmorum, F. graminearum oraz F. poae. Stwierdzono także obecność deoksyniwalenolu, niwalenolu oraz ochratoksyny A w próbkach kukurydzy. Podobnie w badaniach Krysińska-Traczyk i wsp. [2001] oraz Grabarkiewicz-Szczesna i wsp. [2001] stwierdzono obecność grzybów Fusarium na badanych roślinach w regionie południowowschodniej Polski. Na powierzchni roślin zbożowych stwierdzono obecność grzybów 121 TOM III.indd 121 3/9/12 4:49 AM Andrzej Banek F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum, F. poae i F. sporotrichioidesm które izolowano odpowiednio z 50%, 10%, 20%, 40% i 20% badanych próbek. Stwierdzono obecność moniliforminy, deoksyniwalenolu oraz niwalenolu w 70% pobranych próbek [KrysińskaTraczyk i wsp. 2001]. W badaniu Grabarkiewicz-Szczesna i wsp. [2001] z próbek pszenicy najczęściej izolowano F. graminearum (w 42% badanych próbkach) oraz inne gatunki z rodzaju Fusarium: F. nivale and F. poae (35%), F. avenaceum (31%) i F. culmorum (12%). Najczęściej izolowaną mykotoksyną był deoksyniwalenol (96% badanych próbek). W badaniach stwierdzono również obecność grzybów z rodzaju Absidia, Mucor i Rhizopus. Dwa pierwsze wymienione występowały z dużą częstotliwością na liściach roślin pastewnych, natomiast grzyby z rodzaju Rhizopus występowały sporadycznie na liściach kukurydzy i kupkówki pospolitej a z dużą częstotliwością na liściach wiechliny łąkowej. Według Libudzisz i wsp. [2009] niektóre szczepy z rodzaju Mucor i Rhizophus mogą produkować mykotoksyny. Natomiast grzyby z rodzaju Absidia nie produkują mykotoksyn [Fassatiova 1983; Libudzisz i wsp. 2009]. Zanieczyszczenie pleśniami było zróżnicowane w poszczególnych miejscowościach, co może wskazywać na rolę czynników środowiskowych, które odgrywają znaczącą rolę w przypadku porażenia roślin przez grzyby. Według Coulombe [1993] do głównych czynników warunkujących nasilenie skażenia grzybami są: wysoka wilgotność występująca na polach uprawnych, wysokie temperatury, susza oraz inwazje insektów. Różnice te mogły także wynikać z tego, że grzyby z rodzaju Fusarium i Alternaria są pasożytami roślin i rozwijają się na roślinach w okresie wegetacji jak i przechowywania natomiast grzyby z rodzaju Aspergillus i Penicillium tylko podczas suszenia roślin. Wnioski • Liście kukurydzy były najbardziej podatne na skażenie grzybami pleśniowymi podczas wegetacji. • Grzyby z rodzaju Fusarium w tym gatunki toksynotwórcze: Fusarium graminearum, Fusarium nivale i Fusarium moniliforme były najczęściej izolowaną mikroflorą z liści roślin pastewnych. • Największe zanieczyszczenie pleśniami z rodzaju Fusarium stwierdzono na liściach kukurydzy, wiechliny łąkowej i kupkówki pospolitej. 122 TOM III.indd 122 3/9/12 4:49 AM Grzyby pleśniowe zasiedlające liście roślin pastewnych... Literatura Bennett J. W., Klich M. 2003. Mycotoxins. Clinical Microbiology Revievs., 16 (3): 497–516. Coulombe R.A. 1993. Biological action of mycotoxins. JR Symposium: Biological Action of Mycotoxins. J.Dairy Sci., 76: 880-891 Da Motta S; Valente Soares L.M. 2000. A method for the determination of two alternaria toxins, alternariol and alternariol monomethyl ether, in tomato products. Brazilian Journal of Microbiology 31:315-320. Fassatiova O. Grzyby mikroskopowe w mikrobiologii technicznej. Wydawnictwa NaukowoTechniczne, Warszawa 1983. Grabarkiewicz-Szczesna J, Kostecki M, Goliński P, Kiecana I. 2001. Fusariotoxins in kernels of winter wheat cultivars field samples collected during 1993 in Poland. Nahrung. 45(1): 28-30. Krysińska-Traczyk E, Kiecana I, Perkowski J, Dutkiewicz J. 2001. Levels of fungi and mycotoxins in samples of grain and grain dust collected on farms in Eastern Poland. Ann. Agric. Environ. Med.;8(2):269-74. Krysińska-Traczyk E., Perkowski J., Dutkiewicz J. 2007. Levels of fungi and mycotoxins in the samples of grain and grain dust collected from five various cereal crops in eastern Poland. Ann. Agric. Environ. Med., 14, 159-167. Libudzisz Z. Kowal K, Żakowska Z. Mikrobiologia techniczna. Tom I. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2009. Peberby J.F. Penicillium and Acremonium. Biotechnology handbooks. Plenum Press. New York 1987. Pitt, J. I. 2000. Toxigenic fungi and mycotoxins. British Medical Bulletin., 56: 184–192. Purwin C., Łaniewska-Trokenheim Ł., Warmińska-Radyko I., Tywończuk J. 2006. Jakość kiszonek aspekty mikrobiologiczne, zdrowotne i produkcyjne. Medycyna Wet.. 62 (8): 865-869. Wogan G. N. 1968. Biochemical Responses to Aflatoxins. Cancer Research, 28: 2282-87. Yazar S. Omurtag G. Z. 2008. Fumonisins, Trichothecenes and Zearalenone in Cereals. Int. J. Mol. Sci., 9 (11): 2062-2090. Adres do korespondencji: Andrzej Banek Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Katedra Mikrobiologii Uniwersytet Rolniczyw Krakowie Al. A. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Wiesław Barabasz 123 TOM III.indd 123 3/9/12 4:49 AM 124 TOM III.indd 124 3/9/12 4:49 AM Małgorzata Borek Renata Bączek Kwinta EPISTEME 12/2011, t. II s.125-130 ISSN 1895-4421 WYKORZYSTANIE POMIARÓW FLUORESCENCJI DO OCENY SPRAWNOŚCI APARATU FOTOSYNTETYCZNEGO ROZSADY KAPUSTY BIAŁEJ GŁOWIASTEJ PODCZAS AKLIMATYZACJI ROŚLIN DO WARUNKÓW SZKLARNIOWYCH Abstrakt: Do oceny zdrowotności roślin stosuje się wiele metod badawczych. Najwięcej informacji o kondycji roślin dostarczają badania procesu fotosyntezy. Celem niniejszej pracy była ocena wydajności aparatu fotosyntetycznego rozsady kapusty białej głowiastej po przeniesieniu roślin z lady chłodniczej do szklarni. Pomiary fluorescencji wykonano przy użyciu fluorymetru FMS 2 (Hansatech) w 3 terminach pomiarowych na sadzonkach 3 odmian kapusty: ‚Ditmarska Najwcześniejsza’, ‚Amager Polana’ oraz ‚Kamienna Głowa’. W trakcie wegetacji fotometrycznie badano także zawartość chlorofilu w liściach. Wykazano istotny wpływ zarówno terminu pomiaru, odmiany, jak i wieku liści na wartości badanych parametrów fluorescencji oraz zanotowano różnice odmianowe w zawartości chlorofilu. Stwierdzono, że wydajność aparatu fotosyntetycznego liści młodszych była wyższa aniżeli starszych, u których prawdopodobnie rozpoczął się proces degradacji chlorofilu. Wynika z tego, że przy ocenie kondycji sadzonek należy ściśle określić pozycję liścia, wybieranego do pomiarów na roślinie. Przypadkowy dobór liści może bowiem zaburzyć wyniki. Słowa kluczowe: zawartość chlorofilu, aparat fotosyntetyczny, parametry fluorescencji, kapusta biała głowiasta, zdrowotność rozsady. Summary: There are a number of different research methods that are used in the study of plant health. The biggest amount of data concerning the condition of plants is provided from the studies on photosynthesis. The aim of this paper was to evaluate the efficiency of photosynthetic apparatus of white cabbage seedlings after transferring the plants from counter fridge to the greenhouse. Fluorescence measurements were made using fluorometer FMS 2 (Hansatech) on plants of three cultivars: ‘Ditmarska Najwcześniejsza’, ‘Amager Polana’ and ‘Kamienna Głowa’, in three terms. During the growing season, chlorophyll content in leaves was also studied. A significant impact of the measurement term, plant cultivar and leaf age on the parameters of fluorescence was revelaled, and the differences in chlorophyll content among the cultivars was also noticed. The efficiency of photosynthetic apparatus of younger leaves was higher than older ones, probably due to the initiation of chlorophyll degradation in older leaves. Therefore, during assessment of seedling condition, the position of the leaf chosen for the measurements should be precisely determined Othervise, the results obtained on randomly selected leaves may disturb the results. Keywords: chlorophyll content, photosynthetic apparatus, fluorescence parameters, white cabbage, seedling health 125 TOM III.indd 125 3/9/12 4:49 AM Małgorzata Borek, Renata Bączek Kwinta Wstęp Zdrowotność rozsady w dużej mierze wpływa na powodzenie w uprawie kapusty. Od jej kondycji zależy bowiem wielkość plonu oraz jakość wyprodukowanych główek kapusty. Na pogorszenie jakości rozsady może mieć wpływ wiele czynników wywołujących stres u roślin, wynikających z braku możliwości zapewnienia przez plantatorów odpowiednich warunków wzrostu w czasie produkcji rozsady. Nieodpowiednie warunki świetlne (zbyt duże zaciemnienie) mogą na przykład przyczynić się do nadmiernego wyciągania się sadzonek. Wówczas łodyżka staje się cienka i wiotka, co obniża przydatność rozsady do wysadzenia na miejsce stałe. Również niewłaściwa temperatura bądź nieprawidłowe nawadnianie może wpłynąć negatywnie na jakość rozsady. Do pogorszenia kondycji rozsady może dojść wskutek wyczerpania się składników pokarmowych z substratu glebowego użytego do produkcji rozsady czy w wyniku obecności szkodników bądź wystąpienia chorób bakteryjnych i grzybowych [Wize 2000; Rumpel 2002]. Do oceny zdrowotności roślin stosuje się wiele metod badawczych. Dużo informacji o kondycji roślin dostarczają badania procesu fotosyntezy. Techniki oparte na pomiarach fluorescencji chlorofilu a są obecnie powszechnie stosowane do oceny wpływu na rośliny różnych stresów abiotycznych i biotycznych. Metody te pozwalają w prosty i nieinwazyjny sposób ocenić wydajność aparatu fotosyntetycznego badanych roślin [Krause, Weis 1991; Lichtenthaler 1996; Schweiger i in. 1996]. Celem niniejszej pracy była ocena sprawności aparatu fotosyntetycznego rozsady kapusty białej głowiastej po przeniesieniu roślin z lady chłodniczej do warunków szklarniowych. Zmiana dotychczasowych warunków uprawy może bowiem wywołać stres u roślin, który w istotny sposób może rzutować na zdrowotność roślin. W pracy podjęto także próbę określenia, czy nieduża różnica wieku liścia wybranego do badań może mieć wpływ na uzyskane wyniki. Materiał i metody Materiał roślinny stanowiła rozsada 3 odmian kapusty białej głowiastej (Brassica oleracea L. subsp. capitata f. alba): ‚Ditmarska Najwcześniejsza’ (wczesna), ‚Amager Polana’ oraz ‚Kamienna Głowa’ (późne), wyprodukowane z rozsady własnej. Przygotowanie rozsady: Nasiona badanych odmian kapusty białej zaprawiano zaprawą nasienną T (50-proc. Thiuram), następnie wysiewano po 1 szt. do komór wielodoniczek o pojemności około 100 cm3. Produkcja rozsady odbywała się w ladzie chłodniczej w warunkach kontrolowanych: temp. 16°C dzień/12°C noc; fotoperiod: 14 h dzień/10 h noc. Wschody miały miejsce 5-7 dni po wysiewie. W 10. tygodniu produkcji rozsady w ladzie chłodniczej sadzonki przeniesiono do szklarni o temperaturze 20-25ºC dzień/17-20ºC noc i wilgotności względnej 30%. Pomiary: Do pomiarów wybierano 3. i 4. liść licząc od wierzchołka rośliny. Pomiary fluorescencji chlorofilu a wykonywano w 5 powtórzeniach biologicznych (n=5) na tych samych liściach (3. i 4.; w środkowej partii liścia) przy użyciu fluorymetru FMS 2 (prod. Hansatech; Wielka Brytania). Badane fragmenty liści zaciemniano klipsami przez ok. 1520 minut, następnie wykonano pomiar. Wstępne pomiary przeprowadzono na liściach zaadaptowanych do ciemności, kolejne były mierzone po wzbudzeniu fluorescencji światłem aktynicznym (25 jednostek = 1500 μmol (kwantów) m-2∙s-1, pomiar w ciągu 270 sekund). Wyznaczono następujące parametry fluorescencji chlorofilu a: 126 TOM III.indd 126 3/9/12 4:49 AM Wykorzystanie pomiarów fluorescencji do oceny sprawności aparatu... •• Fv’/Fm’ − wydajność anten pod względem akumulacji energii na świetle, •• ΦPS II − wydajność kwantowa reakcji fotochemicznych w fotosystemie II (PS II), •• qP − wygaszanie fotochemiczne w PS II, •• ETR − szybkość przepływu elektronów przez fotoukłady. Ogólną zawartość chlorofilu w liściach mierzono fotometrycznie przy pomocy urządzenia SPAD (prod. Konica Minolta, Japonia). Pomiary wykonano w 3 terminach: w trakcie przetrzymywania roślin w ladzie chłodniczej (9. i 11. tydzień wegetacji roślin; rośliny zaadaptowane do warunków lady chłodniczej) oraz 7 dni po przeniesieniu roślin do szklarni (11. tydzień wegetacji; adaptacja roślin do nowych warunków termicznych, świetlnych i wilgotnościowych). Analiza statystyczna wyników: Dane opracowano statystycznie z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego MS Excel 2003 oraz pakietu Statistica 9. Wpływ danego czynnika doświadczenia oraz interakcji czynników na wyniki oceniono metodą analizy wariancji (ANOVA). Istotność zróżnicowania pomiędzy średnimi oceniono na podstawie testu t-Studenta. Wyniki i dyskusja 'Ditmarska Najwcześniejsza' 4. liść 60 a b a 20 0 11. tydz 'Kamienna Głowa' 100 zawartość chlorofilu b 40 9. tydz. 'Amager Polana' 3. liść 4. liść 80 60 n.s. a b 40 20 0 9. tydz. 11. tydz 3. liść 4. liść 80 60 100 3. liść 80 zawartość chlorofilu 100 zawartość chlorofilu a b a b 40 20 0 9. tydz. 11. tydz Ryc. 1. Zawartość chlorofilu (wyrażona w jednostkach SPAD; mierzona fotometrycznie) w liściach rozsady kapusty białej głowiastej. Pomiary wykonano na 3. i 4. liściu w różnych terminach: w trakcie przetrzymywania roślin w ladzie chłodniczej (9. tydz. wegetacji roślin) oraz 7 dni po przeniesieniu roślin do szklarni (11. tydz.). Podano średnie ± odchylenie standardowe (SD). Jednakowe litery oznaczają brak istotnego statystycznie zróżnicowania średnich wg testu t-Studenta (P=0,01 lub P=0,05; n=3-5); n.s. - wartości nieistotne statystycznie. 127 TOM III.indd 127 3/9/12 4:49 AM Małgorzata Borek, Renata Bączek Kwinta Czynnik/Interakcja czynników Wartość statystyki F p odmiana 8,131 0,001089** termin 0,537 0,468070 wiek liścia 35,947 0,00000*** odmiana*termin 1,141 0,329701 n.s. odmiana*wiek liścia 0,603 0,552196 n.s. termin*wiek liścia 0,648 0,425620 n.s. Tab.1. Analiza wariancji zawartości chlorofilu liści rozsady kapusty białej głowiastej. Podano wartości statystyki F; prawdopodobieństwo oznaczono gwiazdkami: *** dla p<0,001, ** dla p<0,01; * dla p<0,05; oraz jako n.s. (różnica nieistotna) dla p>0,05; n=3-5. Ogólna zawartość chlorofilu w liściach rozsady badanych odmian kapusty nie zmieniła się po przeniesieniu roślin do nowych warunków (Ryc. 1.). U sadzonek odmiany ‚Ditmarska Najwcześniejsza’ oraz ‚Kamienna Głowa’ stwierdzono istotne statystycznie różnice w zawartości chlorofilu pomiędzy 3. i 4. liściem w obu terminach pomiarowych (Tab. 1.), natomiast u odmiany ‚Amager Polana’ jedynie w 11. tygodniu wegetacji. Liść 3. zawierał więcej chlorofilu, aniżeli liść 4. Obniżenie zawartości chlorofilu w liściach może świadczyć o zapoczątkowaniu procesów jego degradacji. Zmiany takie są charakterystyczne dla starzejących się liści [Bączek-Kwinta, 2010]. Wykazano także różnice odmianowe. Największą zawartością chlorofilu charakteryzowały się rośliny odmiany ‚Kamienna Głowa’, niższą − ‚Ditmarska Najwcześniejsza’, natomiast najmniejszą – ‚Amager Polana’. Na podstawie wyników analiz wariancji (ANOVA; dane nieprezentowane) stwierdzono istotny wpływ terminu pomiaru, odmiany, jak i wieku liści na wartości badanych parametrów fluorescencji chlorofilu a. Stwierdzono, że wartości te były wyższe w przypadku 3. liścia, aniżeli 4. (Tab. 2.). Wskazuje to na większą sprawność aparatu fotosyntetycznego liści młodszych. Po przeniesieniu roślin do nowych warunków obserwowano na ogół spadek wartości badanych parametrów fluorescencji chlorofilu a (Tab. 2 i ANOVA; dane nieprezentowane), co wiąże się z obniżeniem wydajności aparatu fotosyntetycznego badanych roślin. Różnice te były szczególnie widoczne na 3. liściu i dotyczyły następujących parametrów: Fv’/Fm’, fPSII oraz qP. Fotosynteza jest procesem bardzo czułym na stresy środowiskowe [Murkowski, 2004] i w związku z tym zmiana dotychczasowych warunków uprawy roślin może istotnie wpłynąć na wartości parametrów fluorescencji chlorofilu a. Dlatego pomiary fluorescencji mogą być wykorzystane do monitorowania zdrowotności rozsady kapusty. Przy ocenie kondycji roślin należy jednak ściśle określić pozycję liścia, wybieranego do pomiarów na roślinie. Przypadkowy dobór liści może bowiem zaburzyć wyniki. 128 TOM III.indd 128 3/9/12 4:49 AM Wykorzystanie pomiarów fluorescencji do oceny sprawności aparatu... Odmiana Termin [tydz.] 9 ‘DN’ 11 9 ‘AP’ 11 9 ‘KG’ 11 Wiek liścia Parametry fluorescencji [średnia±SD] Fv’/Fm’ ΦPS II qP ETR 3. 0,657±0,031 a 0,439±0,042 a 0,667±0,034 a 1,138±0,156 n.s. 4. 0,576±0,023 b 0,286±0,056 b 0,494±0,079 b 0,937±0,136 n.s. 3. 0,541±0,019 n.s. 0,243±0,023 a 0,462±0,019 a 0,640±0,206 n.s. 4. 0,520±0,024 n.s. 0,187±0,010 b 0,351±0,011 b 0,801±0,193 n.s. 3. 0,610±0,039 a 0,377±0,105 a 0,679±0,077 a 0,957±0,249 a 4. 0,527±0,043 b 0,159±0,008 b 0,316±0,035 b 0,441±0,086 b 3. 0,523±0,020 n.s. 0,173±0,016 a 0,322±0,017 n.s. 0,837±0,081 a 4. 0,527±0,036 n.s. 0,130±0,025 b 0,284±0,063 n.s. 0,620±0,129 b 3. 0,618±0,030 n.s. 0,423±0,045 n.s 0,683±0,058 n.s. 1,260±0,161 n.s. 4. 0,559±0,054 n.s. 0,360±0,152 n.s 0,594±0,173 n.s. 0,153±0,372 n.s. 3. 0,492±0,022 n.s. 0,235±0,015 a 0,477±0,026 a 1,083±0,098 a 4. 0,500±0,052 n.s. 0,156±0,036 b 0,319±0,097 b 0,820±0,073 b Tab. 2. Wartości parametrów fluorescencji chlorofilu a w liściach rozsady kapusty białej głowiastej. Pomiary wykonano na 3. i 4. liściu w różnych terminach pomiarowych: w trakcie przetrzymywania roślin w ladzie chłodniczej (9. tydz. wegetacji roślin) oraz 7 dni po przeniesieniu roślin do szklarni (11. tydz.). Podano średnie ± odchylenie standardowe (SD). Jednakowe litery oznaczają brak istotnego statystycznie zróżnicowania średnich wg testu t-Studenta (P=0,05; n=3-5); n.s. – wartości nieistotne statystycznie. ‘DN’ – ‘Ditmarska Najwcześniejsza’; ‚AP’ – ‚Amager Polana’; ‘KG’ – ‘Kamienna Głowa” Wnioski • Zawartość chlorofilu w liściach rozsady kapusty nie zmieniła się po przeniesieniu roślin do warunków szklarniowych. Wykazano jedynie różnice odmianowe. Rośliny odmiany ‚Kamienna Głowa’ charakteryzowała się najwyższą zawartością chlorofilu, natomiast ‘Amager Polana’ − najniższą. • Efektywność reakcji fotosyntezy w liściach badanych odmian kapusty białej, oceniona na podstawie parametrów fluorescencji chlorofilu a (Fv’/Fm’; ΦPSII; qP; ETR) z reguły spadała po przeniesieniu roślin do nowych warunków. Wiąże się to z wystąpieniem stresu środowiskowego, na który narażone były sadzonki wskutek zmiany dotychczasowych warunków. • Pomiary fluorescencji chlorofilu a mogą być wykorzystane do oceny kondycji rozsady kapusty. Jednakże podczas oceny należy ściśle określić pozycję liścia, wybieranego do pomiarów na roślinie. Przypadkowy dobór liści może bowiem zaburzyć wyniki. 129 TOM III.indd 129 3/9/12 4:49 AM Małgorzata Borek, Renata Bączek Kwinta Literatura Bączek-Kwinta R. 2010. Produkcja rodników tlenowych i potencjał antyoksydacyjny młodych oraz starzejących się liści pomidora. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 545: 313-323. Krause G.H., Weis E. 1991. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 42: 313-49. Lichtenthaler H.K. 1996. Vegetation stress: an introduction to the stress concept in plants. J. Plant Physiol., 148: 4-14. Murkowski A. 2004. Zastosowanie luminescencji chlorofilu do badania reakcji aparatu fotosyntetycznego roślin pomidora na stres świetlny oraz chłód. Acta Agroph., 4(2), 431-439. Rumpel J. 2002. Uprawa kapusty białej, czerwonej, włoskiej. Wydawnictwo Hortpress, Sp. z o.o. Schweiger J., Lang M., Lichtenthaler H.K. 1996. Differences in fluorescence excitation spectra of leaves between stressed and non-stressed plants. J. Plant Physiol., 148: 536-547. Wize A. 2000. Uprawa kapusty białej, czerwonej i włoskiej. Wydawnictwo Plantpress, Sp. z o.o. Adres do korespondencji: Małgorzata Borek Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Katedra Fizjologii Roślin. Uniwersytet Rolniczy w Krakowie ul. Podłużna 3, 30-239 Kraków e-mail: [email protected] 130 TOM III.indd 130 3/9/12 4:49 AM Anna Gał Anna Kuczkowska-Kuźniar Magdalena Chrobaczyńska Magdalena Czajkowska EPISTEME 12/2011, t. II s.131-135 ISSN 1895-4421 ZAWARTOŚĆ RTĘCI W MUSZLACH SERCÓWKI POSPOLITEJ (CERASTODERMA GLAUCUM) ORAZ MAŁGWI PIASKOŁAZA (MYA ARENARIA) POCHODZĄCYCH Z MORZA BAŁTYCKIEGO The content of mercury in shells of lagoon cockle (Cerastoderma glaucum) and soft-shell clam (Mya arenaria) from the Baltic Sea Abstrakt: Niepokój ekologów budzi stwierdzany w ostatnim czasie wzrost poziomu różnych, w tym toksycznych dla organizmów żywych, związków chemicznych w powietrzu, wodzie oraz glebie. Metale ciężkie pochodzące z różnych źródeł rozprzestrzeniają się w środowisku i powodują jego zanieczyszczenie. Rtęć jest metalem ciężkim powszechnie występującym w przyrodzie. Kumuluje się w glebie, roślinach, organizmach zwierzęcych oraz tkankach człowieka. Ze względu na dużą zdolność do parowania i rozprzestrzeniania się jest wyjątkowo niebezpieczną trucizną. Prezentowane badania dotyczyły oceny zawartości rtęci w muszlach dwóch bałtyckich przedstawicieli Bivalvia, z określeniem różnic w zawartości tego pierwiastka w materiale pochodzącym z poszczególnych stanowisk. Materiał do badań stanowiły muszle sercówki pospolitej (Cerastoderma glaucum) oraz małgwi piaskołaza (Mya arenaria). Pochodził on z okolic miejscowości: Kopalino, Rowy oraz Dźwirzyno. Zawartość rtęci oznaczana była za pomocą atomowej spektrofotometrii absorpcyjnej z techniką zimnych par (CVAAS). Obecność rtęci wykazano we wszystkich badanych próbkach. Stwierdzono różnice w średnich zawartościach rtęci w muszlach badanych gatunków, pochodzących z różnych stanowisk. Najwyższą średnią zawartość rtęci (10,26 ng/g ś.m.) odnotowano w muszlach małgwi piaskołaza pochodzących ze stanowiska w Dźwirzynie. Najniższą natomiast (3,96 ng/g ś.m.) w muszlach tego samego gatunku, ze stanowiska w Rowach. Słowa kluczowe: rtęć, sercówka pospolita, małgiew piaskołaz, Morze Bałtyckie Summary: The matter of concern for ecologists is the increase of the level of different chemical compounds, including toxic ones, which are dangerous for living organisms in air, water and soil. Heavy metals from different sources spread out in the environment and cause that it becomes polluted. Mercury can be widely found in nature. It cumulates in soil, plants, animals and human tissues. Because of great capability to evaporation and spread it is extremely dangerous poison. The aim of presented tests is to assess of mercury content in shells of two species of Baltic Bivalvia, and to define the differences in content of this element in material taken from each specific area. Material for tests were shells of lagoon cockle (Cerastoderma glaucum) and soft-shell clam (Mya arenaria). They were taken from the surroundings of the following towns: Kopalino, Rowy and Dźwirzyno. The content of mercury was marked with the Cold Vapour Atomic Absorption Spectrometry (CVAAS). Presence of mercury was detected in all tested samples. It was observed some differences in average mercury content in shells of tested species, taken from different areas. The highest average mercury content (0,01026 ppm) was detected in shells of soft-shell clam from the area near Dźwirzyno. The lowest average mercury content (0,00396 ppm) was detected in shells of the same species from the area near Rowy. Keywords: mercury, lagoon cockle, soft-shell clam, Baltic Sea 131 TOM III.indd 131 3/9/12 4:49 AM Anna Gał, Anna Kuczkowska-Kuźniar, Magdalena Chrobaczyńska, Magdalena Czajkowska Wstęp Rozwój cywilizacyjny współczesnego świata, między innymi rozwój przemysłu, komunikacji, wzmożone, często nielegalne i niekontrolowane odprowadzanie ścieków i odpadów komunalnych, a także chemizacja rolnictwa powodują, że środowisko zanieczyszcza coraz więcej pierwiastków chemicznych o charakterze ksenobiotyków, w tym rtęć [Bogdanik i inn., 1990; Kabata-Pendias, Pendias, 1993; Michalik, 2009]. Ksenobiotyki takie nie odgrywają żadnej pozytywnej roli w życiu i prawidłowym funkcjonowaniu organizmów, natomiast wpływają negatywnie np. na przyswajanie i metabolizm pierwiastków biofilnych. Często stają się faktycznym zagrożeniem dla równowagi ekologicznej całego środowiska. Niepokojącym jest fakt, iż wzrost stężenia ksenobiotyków, niezwykle toksycznych dla organizmów żywych, obserwuje się w całej biosferze. Pochodzące z różnych źródeł, rozprzestrzeniają się w środowisku, po czym kumulują w glebie, roślinach, organizmach zwierzęcych, a także tkankach człowieka. Jednym z najbardziej niebezpiecznych ksenobiotyków jest rtęć. Ze względu na dużą lotność jej par, zdolność do rozprzestrzeniania się, aktywność biochemiczną, a przy tym znaczną trwałość, jest wyjątkowo niebezpieczną trucizną [Kowalski i in. 2005]. Dostępność rtęci dla organizmów żywych, absorpcja, kumulacja, ewentualna biotransformacja i włączenie w cykle metaboliczne, a co za tym idzie wpływ na podstawowe procesy życiowe, zależą przede wszystkim od chemicznej formy jej występowania [Bogdanik i inn, 1900]. Najwyższą toksyczność wykazują organiczne związki tego metalu [Kowalak, 1991; Segadea, 2003, Boeing, 1999; Horne, 1996]. Istnieje także wyraźna zależność pomiędzy zanieczyszczeniem rtęcią środowiska naturalnego, a jej zawartością w tkankach, narządach oraz szkieletach zwierząt dziko żyjących. Rtęć obecna w środowisku, posiada zdolność do akumulacji w organizmach, szczególnie niektórych gatunków oraz w niektórych narządach miąższowych i tkankach twardych, które tym samym są dobrymi wskaźnikami zanieczyszczenia środowiska. [Kabata-Pendias, Kabata, 1993; Talmage i Walton 1991]. Celowym jest zatem badanie jej zawartości w organizmach pospolitych zwierząt np. mięczaków. W ich muszlach badano już zawartość wielu metali ciężkich. Prowadzone do tej pory badania dotyczyły jednak głównie mięczaków lądowych i słodkowodnych. Brak natomiast informacji na temat zawartości metali ciężkich w muszlach mięczaków morskich. Szczególnie widać brak danych dotyczących rtęci w muszlach mięczaków z Morza Bałtyckiego. Prezentowane badania dotyczyły oceny zawartości rtęci w muszlach dwóch bałtyckich małży: sercówki pospolitej i małgwi piaskołaza, z uwzględnieniem różnic pomiędzy jej zawartością w materiale pochodzącym z różnych stanowisk. Miały także na celu stwierdzenie różnic międzygatunkowych w zdolności do kumulacji tego metalu w muszlach. Materiał i metodyka Materiał do badań stanowiły muszle sercówki pospolitej (Cerastoderma glaucum) (Ryc. 1.) oraz małgwi piaskołaza (Mya arenaria) (Ryc. 2.). Muszle pochodziły z trzech stanowisk znajdujących się nad Morzem Bałtyckim, w miejscowościach: Kopalino, Rowy oraz Dźwirzyno. Użyte do badań gatunki małży wybrano, ponieważ występowały one najliczniej i we wszystkich stanowiskach. Zawartość rtęci oznaczano za pomocą atomowej spektrofotometrii absorpcyjnej, z techniką zimnych par (CVAAS ang. cold vapor atomic absorption spectrophotometry). W badaniach przy użyciu analizatora rtęci MA-2, do bezpośredniego oznaczania pierwiastka w substancjach stałych, bez wstępnej mineralizacji próbek, wykorzystano pirolityczny sposób generowania par rtęci. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy pomocy programu Stat-Soft Statistica 9.0. Normalność rozkładu sprawdzano testem Shapiro-Wilka. Ponieważ rozkład badanej 132 TOM III.indd 132 3/9/12 4:49 AM Zawartość rtęci w muszlach sercówki pospolitej... cechy w każdej próbie odbiegał od rozkładu normalnego, zastosowano nieparametryczną analizę wariancji Kruskala – Wallisa, po przeprowadzeniu której, wykonano test U MannaWhitneya. Różnice uznawano za statystycznie istotne przy p<0,05 [Wołek, 2006]. WyniKi i dySKuSjA Obecność rtęci wykazano we wszystkich badanych próbkach. Otrzymane wyniki średniej zawartości rtęci w badanym materiale biologicznym pochodzącym z różnych stanowisk przedstawiono w tabeli nr 1 oraz na wykresie nr 1. Materiał biologiczny Średnia zawartość rtęci (w ng/g ś.m.) Rowy Kopalino Dźwirzyno Sercówka pospolita 4,28 ± 0,907 8,16 ± 0,865 8,42 ± 3,951 Małgiew piaskołaz 3,96 ± 0,786 4,4 ± 2,582 10,26 ± 1,405 Tab. 1. Średnia zawartość rtęci w muszlach sercówki pospolitej i małgwi piaskołaza pochodzących z trzech stanowisk nad Morzem Bałtyckim Ryc.1. Średnia zawartość rtęci w muszlach sercówki pospolitej i małgwi piaskołaza pochodzących z trzech stanowisk nad Morzem Bałtyckim. Najwyższą średnią zawartość rtęci w muszlach sercówki pospolitej Cerastoderma glaucum (8,42 ng/g.ś.m.), stwierdzono w materiale pochodzącym ze stanowiska w Dźwirzynie. Najniższą natomiast (4,28 ng/g.ś.m.) w muszlach ze stanowiska w Rowach. Wyniki analizy wariancji wykazały, że istnieją statystycznie istotne różnice pomiędzy średnimi zawartościami rtęci w muszlach sercówki z Kopalino i Rowów (poziom istotności wynosi p = 0,02). Podobne tendencje do kumulacji rtęci wykazano w przypadku muszli małgwi piaskołaza Mya arenaria. Najwyższą średnią zawartość tego pierwiastka (10,26 ng/g.ś.m.) odnotowano w materiale pochodzącym ze stanowiska w Dźwirzynie. Najniższą natomiast (3,96 ng/g.ś.m.) w muszlach tego gatunku ze stanowiska w Rowach. W przypadku zwartości rtęci w muszlach małgwi z różnych stanowisk, różnice statystycznie istotne stwierdzono pomiędzy stanowiskami w Kopalino i Dźwirzynie (poziom istotności p = 0,02), a także pomiędzy stanowiskami w Rowach i Dźwirzynie (poziom istotności p = 0,008). Porównując średnią zawartość rtęci w muszlach sercówki pospolitej i małgwi piaskołaza pochodzących z tych samych miejsc, nie stwierdzono istotnych różnic międzygatunkowych (w każdym przypadku p > 0,05). 133 TOM III.indd 133 3/9/12 4:49 AM Anna Gał, Anna Kuczkowska-Kuźniar, Magdalena Chrobaczyńska, Magdalena Czajkowska Badania nad zawartością rtęci w muszlach małży morskich prowadzono już wcześniej na materiale pochodzącym z Morza Śródziemnego [Beiras et al., 2001] oraz ze skalistych wybrzeży Ghany [Otchere et al.; 2002]. Zawartość rtęci w muszlach małży z Morza Śródziemnego, w zależności od stanowiska waha się od 0,05 mg · kg-1 do 0,2 mg · kg1 , lokalnie do 3,3 mg · kg-1 [Beiras et al., 2001]. W przypadku małży z wybrzeży Ghany, stwierdzone stężenie tego metalu mieści się w granicach od 0,04 mg · kg-1 do 0,84 mg · kg-1 [Otchere et al.; 2002]. Stwierdzone przez nas średnie zawartości rtęci w muszlach małży bałtyckich są znacznie niższe od zawartości Hg, stwierdzanych w muszlach małży z Morza Śródziemnego i wybrzeża Ghany. Autorzy cytowanych danych zgodnie podkreślają, że małże, przy naturalnej, mikrogeograficznej i czasowej zmienności zawartości rtęci w wodach morskich i osadach dennych, stanowią spójne i niezawodne wzorce ogólnego zanieczyszczenia rtęcią środowiska naturalnego. Zastrzegają zarazem, że faktyczna zawartość tego metalu w ich muszlach zależy od wielu czynników [Beiras et al., 2001; Otchere et al.; 2002]. Podkreślają, że zawartość rtęci w muszlach skorelowana jest z zawartością rtęci w osadach dennych. Istotny wpływ mają tu lokalne źródła zanieczyszczenia, które generują gradient zawartości tego metalu na mniejszą lub większą skalę przestrzenną, a także biodostępność poszczególnych jego form. Stanowiska, z których pochodził materiał do prowadzonych przez nas badań zlokalizowane są w pobliżu śródleśnych, spokojnych, nie skomercjalizowanych miejscowości, położonych z dala od ośrodków przemysłowych oraz dużych aglomeracji miejskich (Ryc. 3.). Tłumaczy to stosunkowo niskie maksymalne zawartości rtęci w muszlach badanych małży. Lokalne różnice w natężeniu ruchu komunikacyjnego, ilościach odprowadzanych odpadów i ścieków komunalnych, czy też powierzchniach obszarów zagospodarowanych rolniczo, gdzie różny jest stopień chemizacji, tłumaczy stwierdzone, istotne statystycznie różnice w średnich zawartościach rtęci w muszlach badanych małży pochodzących z poszczególnych stanowisk. Brak istotnych statystycznie różnic w średnich zawartościach rtęci w muszlach sercówki pospolitej i małgwi piaskołaza z tych samych stanowisk sugeruje, iż badane przez nas gatunki mają podobne zdolności do absorpcji, metabolizmu i kumulacji tego metalu. Podsumowanie i wnioski • Obecność rtęci wykazano w muszlach obu badanych gatunków małży pochodzących różnych stanowisk położonych nad Morzem Bałtyckim – rtęć jest ksenobiotykiem powszechnie występującym w organizmach żywych. • Wykazano statystycznie istotne różnice w zawartości rtęci w muszlach małży pochodzących z różnych stanowisk. Jedną z ważniejszych przyczyn mogą być lokalne różnice w zanieczyszczeniu tym metalem środowiska naturalnego. Może być to również związane z wiekiem zwierząt. • Najniższą zawartość rtęci stwierdzono w muszlach małży pochodzących ze stanowiska w Rowach, najwyższą natomiast w muszlach pochodzących ze stanowiska w Dźwirzynie. Rowy są nadmorską miejscowością turystyczną o najniższym spośród badanych zanieczyszczeniu rtęcią ekosystemów wodnych, Dźwirzyn – o zanieczyszczeniu najwyższym. • Stwierdzona zawartość rtęci w badanym przez nas materiale była niższa od wartości podawanych przez autorów badań prowadzonych na muszlach małży pochodzących z Morza Śródziemnego i Oceanu Atlantyckiego. W związku z powyższym można 134 TOM III.indd 134 3/9/12 4:49 AM Zawartość rtęci w muszlach sercówki pospolitej... sądzić, iż zanieczyszczenie środowiska naturalnego rtęcią w badanych, nadbałtyckich miejscowościach wypoczynkowych jest stosunkowo niewielkie. • Brak istotnych statystycznie różnic w średnich zawartościach rtęci w muszlach sercówki pospolitej i małgwi piaskołaza pochodzących z tych samych stanowisk może świadczyć o podobnych zdolnościach tych gatunków do absorpcji, kumulacji i biotransformacji rtęci. Literatura Beiras R., N. Fernandez N., Gonzalez J.J., Besada V., Schultze F. 2002. Mercury concentrations in seawater, sediments and wild mussels from the coast of Galicia (NW Spain); Baseline / Marine Pollution Bulletin 44 (2002) 340–349. Boeing D. 1999. Ecological effects, transport, and fate of mercury: a general review. Chemosphere, 40, 1335−1351. Bogdanik T., Brzeziński J., Chmielnicka J., Jacyszyn K., Jodynis – Liebert J., Jacyszyn K., Kozłowski J., Krechniak J., Ludwicki J., Mrozikiewicz A., Sapota A., Semczuk W., Zielińska-Psuja B. 1999. Toksykologia. Podręcznik dla studentów, lekarzy i farmaceutów. Wydawnictwo Lekarskie PZWL. Horne P., Williams P. 1996. Sampling and analysis of Merkury species in effluent gases derived from waste incineration. Waste Management, Vol. 16, No.7, 579−586. Kabata-Pendias A., Pendias H. 1993. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydawnictwo Naukowe PWN. Kowalak A. 1991. Metale śmierci. Centrum Edukacji Ekologicznej Wsi. Iwonicz Kowalski A., Niedzielski P., Siepak J., Boszke L. 2005. Rtęć w środowisku przyrodniczym. Przegląd Komunalny, 3, 18−19. Michalik P. 2009. Niska emisja − świadomość zagrożeń z niej wynikających wśród różnych grup społecznych na przykładzie rolników z powiatu Płockiego i Sierpeckiego. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40, 617−622. Otchere FA, Joiris C, Holsbeek L. 2002. Mercury in the bivalves Anadara (Senilia) senilis, Perna perna and Crassostrea tulipa from Ghana. The Science of the Total Environment 304 (2003) 369–375. Segadea S., Tysonb J. 2003. Determination of inorganic mercury and total mercury in biological and environmental samples by flow injection-cold vapor-atomic absorption spectrometry using sodium borohydride as the sole reducing agent. Spectrochimica Acta, Part B, 58, 797–807. Talmage S.S., Walton B.T. 1991. Small mammals as monitors of environmental contaminants. Rev Environ Contam Toxicol., 119, 47−145. Wołek J. 2006. Wprowadzenie do statystyki dla biologów. Wydawnictwo Naukowe Akademii Pedagogicznej, Kraków. Adres do korespondencji: Anna Gal Zakład Zoologii Kręgowców i Biologii Człowieka Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ul. Podbrzezie 3, 31-054 Kraków, e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Grzegorz Formicki 135 TOM III.indd 135 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 136 3/9/12 4:49 AM Andrzej Jurkowski Ewa Aplas Andrzej Latusek Barbara Pawlik EPISTEME 12/2011, t. II s.137-142 ISSN 1895-4421 ANALIZA PODOBIEŃSTWA GENETYCZNEGO LINII WSOBNYCH ŻYTA OZIMEGO PRZY UŻYCIU MARKERÓW RAPD ANALYSIS OF GENETIC SIMILARITY LINES OF WINTER RYE USING RAPD MARKERS Abstrakt: W pracy przedstawiono analizę podobieństwa genetycznego linii wsobnych żyta ozimego za pomocą techniki PCR z wykorzystaniem markerów molekularnych RAPD. Największa wartość dystansu genetycznego dzieliła linie nr 8 i nr 23. Natomiast najmniejszą odległość genetyczną odnotowano dla linii nr 16 i nr 17. Wykazano zależność zróżnicowania genetycznego linii od ich pochodzenia. Linie z dwóch różnych miejsc hodowli różniły się na poziomie DNA. Najwięcej polimorficznych produktów PCR uzyskano stosując starter OPA16. Słowa kluczowe: żyto ozime, podobieństwo genetyczne, markery RAPD Abstract: The paper presents an analysis of genetic similarity of winter rye inbred lines using the PCR technique using RAPD molecular markers. The largest genetic distance value divided lines No. 8 and No. 23. The lowest genetic distance was recorded for line No. 16 and No. 17. Dependence of genetic diversity the lines was shown their origin. Most of polymorphic PCR products obtained with primer OPA16. Key words: winter rye, genetic similarity, RAPD markers 137 TOM III.indd 137 3/9/12 4:49 AM Andrzej Jurkowski, Ewa Aplas, Andrzej Latusek, Barbara Pawlik WSTĘP Żyto ozime (Secale cereale L.) należy do najważniejszych zbóż uprawianych w Polsce. Charakteryzuje się odpornością na niskie temperatury i posiada stosunkowo niewielkie wymagania glebowe. Żyto ozime zajmuje około 16,2% ogólnego areału zasiewów w Polsce, jednak ilość ta co roku się zmniejsza. Rozwój technik hodowlanych wykorzystujących metody biologii molekularnej pozwala przyspieszyć prace hodowlane mające na celu stworzenie nowych odmian żyta o wysokim potencjale plonowania [Lewandowska 2003]. Wykorzystanie technik biologii molekularnej we wczesnych etapach hodowli pozwala na znaczne skrócenie procesu hodowlanego. Określenie podobieństwa genetycznego materiałów hodowlanych jest pomocne przy wyborze komponentów do krzyżowań. Wybór genotypów żyta ozimego o dużym dystansie genetycznym, pozwala uzyskać w wyniku ich krzyżowania potomstwo charakteryzujące się wysokim efektem heterozji. Techniki biologii molekularnej pozwalają na przeprowadzenie analizy podobieństwa genetycznego materiałów hodowlanych, na podstawie polimorfizmu sekwencji kwasów dezoksynukleinowych. Do wykrywania poliformizmu genomowego DNA opracowano wiele systemów markerowych. Do najbardziej znanych należą RFLP, AFLP, SSR i RAPD. Najprostszą metodą analizy podobieństwa genetycznego jest system RAPD, wykorzystujący losowo amplifikowany polimorficzny DNA. Metoda ta wykorzystuje reakcję PCR z użyciem krótkiego startera o przypadkowej sekwencji. Każdy starter rozpoczyna amplifikację w różnych rejonach genomu jednocześnie. Następnie produkty rozdziela się elektroforetycznie. Detekcja produktów amplifikacji w żelu odbywa się za pomocą barwnika np. bromku etydyny i światła UV. Możliwość konstruowania nieograniczonej liczby starterów o różnej sekwencji pozwala między innymi na poszukiwania markerów sprzężonych z ważnymi cechami użytkowymi, umożliwia konstruowanie map genetycznych i analizowanie podobieństwa genetycznego różnych organizmów [Wolko i Kruszka 1997]. Celem pracy była analiza podobieństwa genetycznego wybranych linii wsobnych żyta ozimego przy użyciu markerów RAPD. MATERIAŁY I METODY Źródłem DNA do badań były liście młodych siewek 28 linii wsobnych żyta ozimego udostępnionych przez Hodowlę Roślin DANKO Sp. z o.o oddziały Laski i Choryń. Linie pochodzące z oddziału Laski oznaczono numerami od 5 do 8 i od 10 do 17, natomiast linie pochodzące z oddziału Choryń oznaczono numerami 18 i od 20 do 35. Całkowity DNA z badanych roślin wyizolowano metodą opracowaną przez Junghansa i Metzlaffa (1990). Ilość oraz czystość wyizolowanego DNA oznaczono spektrofotometrycznie. Amplifikację przeprowadzono w termocyklerze Tprofessional Basic (Biometra). W reakcjach PCR użyto następujących starterów: OPA8, OPA16, oraz OPA20. Reakcja PCR prowadzona była w objętości 25 µl. Mieszaninę reakcyjną stanowiły: bufor z KCl 100 mM, MgCl2 25 mM, BSA 2,5 µg, 100 µM dNTP każdego rodzaju, polimeraza Taq 1,5 , matrycowe DNA 50 ng. Opracowano i użyto w badaniach PCR następującego profilu termicznego: 94ºC – 60s; 45 cykli: (94ºC – 5s, 37ºC – 30s, 72ºC – 60s); 72ºC – 5 min - dokończenie amplifikacji; 4ºC – 8 min – schładzanie. Produkty amplifikacji rozdzielono elektroforetycznie przy użyciu 1,4% żelu agarozowego i buforu TBE o pH 8,0. Następnie żele były barwione w roztworze bromku etydyny przez 20 min. Produkty amplifikacji analizowano w świetle UV. Profile genetyczne zapisywano w układzie binarnym, gdzie jeden oznacza obecność prążka a zero jego brak. Dystans genetyczny i dendrogram podobieństwa genetycznego otrzymano 138 TOM III.indd 138 3/9/12 4:49 AM Analiza podobieństwa genetycznego linii wsobnych żyta ozimego... za pomocą programu POPGENE i TREEVIEW i zastosowaniu hierarchicznego algorytmu analizy skupień (UPGMA). Wartość podobieństwa genetycznego pomiędzy parami genotypów została obliczona według wzoru GSij [Nei i Li, 1979]. WYNIKI I DYSKUSJA Zastosowane startery RAPD ujawniły polimorfizm. Największą liczbą produktów PCR charakteryzował się starter OPA16 dając 14 produktów amplifikacji. Najmniej różnicujące były startery OPA8 oraz OPA20 dając po 7 produktów amplifikacji. Na ryc. 1 - 3 przedstawiono wyniki rozdziału produktów amplifikacji DNA badanych linii żyta ozimego przy zastosowaniu różnych starterów. Część prążków jest wspólna dla wszystkich genotypów, a niektóre są charakterystyczne tylko dla określonego genotypu. Ryc. 1 Rozdział produktów amplifikacji przy użyciu startera OPA8 Ryc. 2. Rozdział produktów amplifikacji przy użyciu startera OPA16 Rys. 3. Rozdział produktów amplifikacji przy użyciu startera OPA20 Na podstawie stworzonej matrycy danych obliczono dystanse genetyczne dla analizowanych linii wsobnych żyta. Pomiędzy uzyskanymi dystansami występowały różnice. Największa wartość dzieliła linie o nr 8 i nr 23. Dystans genetyczny pomiędzy tymi liniami wynosił 1. Mieszańce uzyskane z krzyżowania linii nr 8 z linią nr 23 mogą dać wysoki efekt heterozji. Najmniejsza odległość genetyczna odnotowana została dla linii nr 16 i nr 17, tutaj dystans wynosił 0,04 (dane nie pokazane). 139 TOM III.indd 139 3/9/12 4:49 AM Andrzej Jurkowski, Ewa Aplas, Andrzej Latusek, Barbara Pawlik Technika RAPD jest jedną z prostszych metod molekularnych wykorzystywaną do oceny zróżnicowania genetycznego i z powodzeniem była wykorzystywana w badaniach linii, rodów i odmian roślin uprawnych [Caetano-Anolles 1996, Iqbal i in. 1997, Myśków i in. 2001]. Jako jedni z pierwszych zastosowali ją Hu i Quiros [1991] do zróżnicowania odmian brokuła i kalafiora. Autorzy stwierdzili użyteczność markerów RAPD w ocenie odrębności genetycznej i wewnętrznej jednorodności odmian. Również Milczarski i inni (2001) wykorzystali tę metodę do badania zróżnicowania genetycznego form pszenżyta. Na podstawie odległości genetycznych, przy użyciu metody UPGMA w programie POPGENE, sporządzony został dendrogram, będący graficznym przedstawieniem odległości genetycznych pomiędzy 28 badanymi liniami żyta ozimego. Grupowanie genotypów roślin w obrębie dendrogramu bardzo często wiąże się z ich rodowodem oraz może korelować z geograficznym regionem pochodzenia analizowanych genotypów. W otrzymanym dendrogramie widoczne są dwie wyraźne grupy główne odchodzące od wspólnego węzła (ryc. 4.). Do pierwszej grupy (A) zaliczono tylko jedną linię nr 8, do grupy drugiej (B) należą wszystkie pozostałe badane genotypy. Grupa B jest złożona, wykazuje istnienie dwóch głównych podgrup – B1 i B2, a te z kolei dzielą się na kolejne podgrupy. Do podgrupy B2 zaliczono 16 badanych linii żyta, do podgrupy B1 pozostałe 11 linii. Większe zróżnicowanie genetyczne badanych form żyta można zauważyć w podgrupie B2 niż w B1. Podgrupa B1 dzieli się na dwa kolejne rozgałęzienia B11 i B12, które nie dają już większego zróżnicowania. W podgrupie B2 wyróżniono natomiast kolejne rozgałęzienia B21 i B22, w których to drugie wykazuje jeszcze większe tendencje do zróżnicowania w swoim obrębie. Przyjmuje się, że genotypy leżące na jednej gałęzi stanowią jedność filogenetyczną. Im bliżej siebie zlokalizowane są na dendrogramie badane genotypy, tym większe jest ich podobieństwo genetyczne, a dystans bardzo mały. Genotypy o dużym dystansie genetycznym mogą być użyte w programach hodowli odmian heterozyjnych, gdyż mogą dać wysoki efekt heterozji. Uzyskane grupowanie w dendrogramie znajduje związek z pochodzeniem badanych linii żyta ozimego. W podgrupie B2 znajdują się wszystkie linie pochodzące z oddziału Choryń, a w podgrupie B1 znajdują się prawie wszystkie linie żyta pochodzące z oddziału Laski. Wyjątek stanowi linia nr 8 pochodząca z oddziału Laski, która stanowi osobną grupę A. Podobne wyniki uzyskał zespół Ma i in. (2004). W wykonanej analizie dystansu genetycznego 24 odmian żyta ozimego i jarego badacze otrzymali wyraźny podział ze względu na pochodzenie geograficzne jak również podział ze względu na jare i ozime odmiany. Także w badaniach zespołu Myśków i in. (2001) wykazano zależności podobieństwa genetycznego od pochodzenia linii wsobnych żyta. 140 TOM III.indd 140 3/9/12 4:49 AM Analiza podobieństwa genetycznego linii wsobnych żyta ozimego... Ryc. 4. Dendrogram obrazujący relacje podobieństwa genetycznego między liniami żyta ozimego WNIOSKI • Uzyskany na podstawie rozdziału elektroforetycznego dendrogram podobieństwa genetycznego wykazuje, że badane linie żyta różniły się na poziomie DNA wykazując dystans genetyczny w zakresie od 0,04 do 1,00. • Otrzymany dendrogram rozdzielił badane linie wsobne na dwie główne grupy skupień zgodnie z miejscami hodowli linii. • Spośród badanych linii żyta linia nr 8 najbardziej różniła się od pozostałych, stanowiąc odrębna grupę. • Najwięcej polimorficznych prążków różnicujących badane linii żyta otrzymano stosując starter OPA16. Startery OPA8 i OPA20 nie różnicowały, bądź różnicowały w niewielkim stopniu badane genotypy żyta ozimego. 141 TOM III.indd 141 3/9/12 4:49 AM Andrzej Jurkowski, Ewa Aplas, Andrzej Latusek, Barbara Pawlik LITERATURA Caetano-Anolles G. 1996. Scanning of nucleic acids by in vitro amplification: new developments and applications. Nature Biotechnology., 14: 1668-1674. Hu, Jinguo and C.F. Quiros. 1991. Identification of broccoli and cauliflower cultivars with RAPD markers. Plant Cell Repts. 10: 505-511. Iqbal M. J , Aziz N., Saeed N. ,A., Zafar Y., Malik K. A. 1997. Genetic diversity evaluation of some elite cotton varieties by RAPD analysis. Theor. Appl. Genet., 94: 139-144. Junghans H., Metzlaff M. 1990. A simple and rapid method for the preparation of total plant DNA. Biotechniques, 8: 176. Lewandowska H. 2003. Żyto-polska specjalność; Biuletyn Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Ma R. Yli-Mattila T., Pulli S. 2004. Phylogenetic relationships among genotypes of worldwide collection of spring and winter ryes (Secale cereale L.) determinated by RAPD-PCR markers. Hereditas 140: 210-221. Milczarski P., Banek-Tabor A., Masojć P. 2001. Wykorzystanie markerów RAPD do identyfikacji odmian pszenżyta. Biul. IHAR, 218/219: 261-267. Myśków B., Masojć P., Banek-Tabor A., Szołkowski A. 2001. Genetic diversity of inbred rye lines evaluated by RAPD analysis. J. Appl. Genet., 42: 1-14. Nei M., Li. W. H. 1979. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc Nat Acad Sci, 76: 5269-5273. Wolko B., Kruszka K. 1997. Molecular diagnostics in plant breeding. Plant Breed. a Seed Sci, 41: 17-39. Adres do korespondencji: Andrzej Jurkowski Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu pl. Grunwaldzki 24A, 53-363 Wrocław e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Henryk Bujak, prof. nadzw. Praca współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego. 142 TOM III.indd 142 3/9/12 4:49 AM Agata Kapturowska Izabela Stolarzewicz Jolanta Krzyczkowska Ewa Białecka-Florjańczyk EPISTEME 12/2011, t. II s.143-148 ISSN 1895-4421 WPŁYW SONIFIKACJI NA AKTYWNOŚĆ LIPOLITYCZNYCH DROŻDŻY YARROWIA LIPOLYTICA THE INFLUENCE OF SONIFICATION ON THE ACTIVITY OF LIPOLYTIC YEAST YARROWIA LIPOLYTICA Abstrakt: Celem niniejszej pracy było zbadanie możliwości zastosowania ultradźwięków w procesie permeabilizacji komórek drożdży Yarrowia lipolytica KKP 379. Określono wpływ mocy fali akustycznej, a także rodzaju roztworu, w którym przeprowadzano dezintegrację komórek, na aktywność lipolityczną biomasy drożdży w reakcjach hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu. Otrzymane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że aktywność katalityczna biomasy drożdży jest zależna w istotny sposób od rodzaju roztworu stosowanego podczas działania ultradźwięków, a ponadto spada wraz ze wzrostem mocy fali akustycznej stosowanej podczas sonifikacji. Stwierdzono też, że drożdże Yarrowia lipolytica poddane sonifikacji wykazują mniejszą aktywność katalityczną w reakcjach hydrolizy estrów pomimo lepszej dostępności substratu do enzymów permeabilizowanych komórek. Słowa kluczowe: lipaza, Yarrowia lipolytica, ultradźwięki, hydroliza Summary: The aim of this work was to study the possibility of using ultrasounds in the process of cell permeabilization of the yeast Yarrowia lipolytica KKP 379. The impact of the power of acoustic wave, as well as the kind of solution used for cell disintegration on the lipolytic activity of yeast biomass in the hydrolysis of 4-nitrophenyl laurate, were determined. The results obtained demonstrate that the catalytic activity of yeast biomass is, in a significant way, dependent on the kind of solution used while applying ultrasounds, and drops along with the increase in the power of the acoustic wave employed in sonification. It was also observed that, when subject to sonification, the yeast Yarrowia lipolytica reveal lower catalytic activity in the ester hydrolysis reactions despite a better substrate access to enzymes of the permeabilized cells Key words: lipase, Yarrowia lipolytica, ultrasounds, hydrolysis 143 TOM III.indd 143 3/9/12 4:49 AM Agata Kapturowska, Izabela Stolarzewicz, Jolanta Krzyczkowska... Wstęp Procesy biotechnologiczne oparte są na reakcjach chemicznych przebiegających z udziałem biokatalizatorów (biotransformacje) i mogą być prowadzone zarówno przy udziale wyizolowanych enzymów jak i z zastosowaniem całych komórek lub płynu po ich hodowli. Dobór formy użytego biokatalizatora zależy między innymi od takich czynników jak typ oraz skala zaplanowanych reakcji, możliwość regeneracji kofaktorów, a także rodzaj wykorzystywanych drobnoustrojów [Faber 2000]. Zastosowanie całych komórek mikroorganizmów (w przypadku enzymów wewnątrzkomórkowych) i/lub płynu pohodowlanego (w przypadku enzymów zewnątrzkomórkowych) niesie ze sobą zarówno korzyści jak i pewne ograniczenia ze względu na możliwość powstawania produktów ubocznych na skutek działania wielu enzymów oraz zastosowania niskich stężeń substratów, ze względu na rozcieńczenie katalizatora. Ponadto pojawia się również ograniczenie w postaci bariery, jaką dla kontaktu enzymu z substratem są ściany komórkowe. Z drugiej strony ten sposób prowadzenia reakcji pozwala na uniknięcie skomplikowanego i kosztownego procesu izolacji i oczyszczania enzymu [Kołek 2005]. Blisko dwie trzecie biotransformacji prowadzonych jest z udziałem hydrolaz czyli proteaz, esteraz bądź lipaz [Kołek 2005]. Wśród tej grupy enzymów na szczególną uwagę zasługują enzymy lipolityczne pochodzenia mikrobiologicznego, których podstawowym źródłem są zarówno pleśnie jak i drożdże [Bednarski, Reps 2003]. Jednymi z głównych producentów tych enzymów (hydrolaz estrów glicerolowych EC 3.1.1.3) są drożdże Yarrowia lipolytica, które syntetyzują lipazy wydzielane na zewnątrz komórki jak i gromadzone w jej wnętrzu (znajdujące się w cytoplazmie lub związane są z błoną komórkową) [Deive i in. 2009], stąd też do prowadzenia reakcji enzymatycznej można wykorzystać zarówno biomasę jak i płyn pohodowlany tych drożdży. W celu ułatwienia dostępu katalizatora do reagentów stosuje się różne metody dezintegracji komórek prowadzące do uwolnienia enzymów wewnątrzkomórkowych, a tym samym zwiększenia ich ilości w środowisku zewnętrznym [Wang i in. 2007]. Jedną z metod naruszania ciągłości struktur komórkowych jest sonifikacja czyli działanie fal akustycznych o częstotliwości powyżej 16-18 kHz i dużej intensywności (10-1000 W×cm-1) na materiał biologiczny [Ciccolini i in. 1997]. Takie traktowanie może prowadzić zarówno do całkowitej dezintegracji komórek bądź tylko do permeabilizacji ściany komórkowej, zapewniającej swobodny dostęp substratu do wewnątrzkomórkowego katalizatora. Celem niniejszej pracy było zbadanie możliwości zastosowania ultradźwięków w procesie permeabilizacji komórek drożdży Yarrowia lipolytica KKP 379 oraz określenie wpływu mocy fali akustycznej, a także rodzaju roztworu stosowanego do dezintegracji komórek na aktywność lipolityczną biomasy wykorzystywanej jako katalizator reakcji hydrolizy. 144 TOM III.indd 144 3/9/12 4:49 AM Wpływ sonifikacji na aktywność lipolitycznych drożdży... Materiały i metody Badania prowadzono z użyciem szczepu drożdży Yarrowia lipolytica KKP 379, należącego do Kolekcji Kultur Przemysłowych Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego w Warszawie. Materiał mikrobiologiczny przechowywano w warunkach chłodniczych na skosach YPD (2% glukozy, 2% peptonu, 1% ekstraktu drożdżowego) z dodatkiem 2 % agaru. Szczep drożdży namnażano, prowadząc 32-godzinną hodowlę okresową w bioreaktorze BioFlo 3000 w temperaturze 28° C (New Brunswick Scientific, Niemcy) na podłożu YPD z 2 % dodatkiem oliwy z oliwek w objętości roboczej 4 dm3. Dezintegrację komórek drożdży prowadzono przy pomocy homogenizatora ultradźwiękowego (sonifikatora głowicowego) OmniRuptor4000 (Kennesaw, USA) o częstotliwości 20 kHz i maksymalnej mocy 300W. Stosowany cykl pracy (ang. duty cycle, wyznaczający sposób pulsacji) wynosił 80%, a czas procesu 15 minut. Jednorazowo poddawano działaniu ultradźwięków 4 g biomasy drożdży zawieszonej w 40 cm3 wybranego roztworu: Tris bufor o pH 7,0; 2 % Tween 80 oraz roztwór soli o pH 6,3 (0,025M MgCl2; 0,05M KH2PO4), a także ten sam roztwór soli z dodatkiem 1% tributyryny. W trakcie sonifikacji próbkę chłodzono. Po dezintegracji komórki drożdży odwirowywano w wirówce szybkoobrotowej (20oC, 10 min, 11000 rpm). Aktywność enzymów lipolitycznych w środowisku wodnym oznaczano metodą spektrofotometrycznego pomiaru stopnia zaawansowania reakcji hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu przy długości fali 410 nm [Krzyczkowska i in. 2009]. Wyniki i dyskusja Enzymy lipolityczne syntetyzowane przez drobnoustroje są powszechnie stosowane jako katalizatory reakcji hydrolizy, estryfikacji czy transestryfikacji. W środowisku wodnym katalizowana jest reakcja hydrolizy, z kolei odwrotna do niej estryfikacja przebiega w medium o ograniczonej zawartości wody. Ze względu na niewielką różnicę w zmianach energii swobodnej tych odwracalnych procesów można ukierunkować ich przebieg, dobierając odpowiednio parametry reakcji [Jaeger, Reetz 1998]. W pierwszym etapie badań biomasę drożdży Yarrowia lipolytica KKP 379, pochodzącą z hodowli laboratoryjnej na podłożu YPD z oliwą, poddawano działaniu ultradźwięków i wykorzystywano jako całokomórkowy biokatalizator w reakcji hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu. Z uwagi na to, iż efekt dezintegracji komórek za pomocą fal ultradźwiękowych zależy od wielu parametrów między innymi od częstotliwości fali, mocy akustycznej, czasu procesu, objętości zawiesiny komórek, ich liczby oraz kształtu i rozmiaru [Piyasena i in. 2003] początkowy dobór warunków procesu bazował na wynikach badań dotyczących wpływu sonifikacji na aktywność lipolityczną biomasy drożdży Saccharomyces cerevisiae 2200 (wyniki niepublikowane). Drożdże Yarrowia lipolityca poddawano sonifikacji przy następujących parametrach procesu: czas 15 min, cykl pracy 80% i moc akustyczna 150W. Czynnikiem różnicującym był rodzaj stosowanego roztworu, w którym zawieszono biomasę drożdży poddawaną dezintegracji. Najwyższą aktywnością w reakcji hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu cechowały się komórki poddawane działaniu ultradźwięków w roztworze soli chlorku magnezu oraz diwodorofosforanu (V) potasu (0,263 U/g biomasy). Biomasa po przeprowadzeniu sonifikacji w pozostałych trzech roztworach cechowała się znacznie mniejszą aktywnością lipolityczną w zakresie od 0,010 do 0,024 U/g biomasy (rysunek 1). 145 TOM III.indd 145 3/9/12 4:49 AM Agata Kapturowska, Izabela Stolarzewicz, Jolanta Krzyczkowska... Ryc. 1. Wpływ rodzaju roztworu stosowanego podczas działania ultradźwięków na aktywność komórek Y. lipolytica KKP 379 (moc akustyczna 150W, cykl pracy 80%, czas 15 min). W kolejnym etapie doświadczeń stosowano do dezintegracji roztwór chlorku magnezu oraz diwodorofosforanu (V) potasu oraz identyczny czas (15 min) i cykl pracy (80%), różnicując jedynie poziom mocy akustycznej fali w zakresie od 30 do 150W (rysunek 2). Badania wskazały na obniżoną aktywność biomasy Y. lipolytica w stosunku do komórek nie poddawanych sonifikacji, które charakteryzowały się średnią aktywnością 0,715 U/g biomasy. Najniższy spadek aktywności w reakcji hydrolizy zaobserwowano przy mocy 30W - do 0,517 U/g biomasy, zaś najwyższy przy 150W do 0,260 U/g biomasy. \ Ryc. 2. Wpływ mocy akustycznej na aktywność biomasy drożdży Yarrowia lipolytica KKP 379 zawieszonej w roztworze soli o pH 6,3 (cykl pracy 80%, czas 15 min). 146 TOM III.indd 146 3/9/12 4:49 AM Wpływ sonifikacji na aktywność lipolitycznych drożdży... Pomimo, iż zastosowane w pracy parametry procesu sonifikacji we wcześniejszych badaniach nad aktywnością hydrolityczną drożdży Saccharomyces cerevisiae pozwalały na efektywne pozyskiwanie białek wewnątrzkomórkowych oraz białek związanych ze strukturami ściany i błony komórkowej (wyniki niepublikowane), to w przypadku drożdży Y. lipolytica wydają się być nieodpowiednie, a co za tym idzie wymagające dalszych badań nad ich doborem. Przyczyną obniżenia aktywności katalitycznej w hydrolizie estru, pomimo dezintegracji ściany komórkowej i łatwiejszego dostępu katalizatora do reagentów może być częściowa inaktywacja wydzielonych enzymów wywołana przez ultradźwięki. Fale ultradźwiękowe o dużej mocy i małej częstotliwości (20-100 kHz) mają zdolność do wywoływania efektu kawitacji czyli implozji pęcherzyków gazu powodowanej gwałtownymi zmianami ciśnienia oraz temperatury [Borthiwick i in. 2005, Guerrero i in. 2001]. Zmiany te są w głównej mierze odpowiedzialne za uszkodzenia komórek mikroorganizmów [Ciccoloni i in. 1997] i w zależności od ich wielkości mogą odwracalnie generować powstawanie porów w strukturze błony, jak również śmiertelnie uszkadzać komórkę i denaturować zawarte w niej białka enzymatyczne [Drakopolou i in. 2009, Jiranek i in. 2008]. Dane literaturowe wskazują, że oddziaływanie ultradźwięków na aktywność enzymów lipolitycznych nie zostało jeszcze dokładnie opisane, a rezultaty badań zależą od użytej aparatury i warunków stosowanych w sonifikacji, bowiem poziom tolerancji na działanie ultradźwięków jest zależny od budowy i ciężaru cząsteczkowego enzymu, jak również od jego lokalizacji w komórce [Rokhina i in. 2009]. Zatem konieczne są dalsze prace nad doborem odpowiednich warunków dezintegracji ściany komórkowej przy pomocy ultradźwięków, pozwalających na uwolnienie enzymów z wnętrza komórki przy zachowaniu ich wysokiej aktywności katalitycznej. Wnioski • Moc akustyczna oraz rodzaj stosowanego do zawieszania komórek roztworu podczas sonifikacji mają istotny wpływ na aktywność katalityczną lipaz związanych z biomasą drożdży Yarrowia lipolytica. • W reakcji hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu nie zaobserwowano poprawy wydajności katalitycznej biomasy drożdży Yarrowia lipolytica poddanej działaniu ultradźwięków, której można by oczekiwać w związku z dezintegracją ścian komórkowych drożdży. 147 TOM III.indd 147 3/9/12 4:49 AM Agata Kapturowska, Izabela Stolarzewicz, Jolanta Krzyczkowska... LITERATURA Apar D. K., Özbek B. 2008. Protein Releasing Kinetics of Bakers’ Yeast Cells by Ultrasound. Chem. Biochem. Eng. Q., 22 (1), 113-118. Bednarski W., Reps A. 2003. Biotechnologia żywności. WNT Warszawa. Borthwick K. A. J., Coakley W. T., McDonnell M. B., Nowotny H., Benes E., Groschl M. 2005. Development of a novel compact sonicator for cell disruption. J. Microbiol. Meth., 60, 207 – 216. Ciccolini L., Taillandier P., Wilhem A. M., Delmas H., Strehaiano P. 1997. Low frequency thermoultrasonification of Saccharomyces cerevisiae: effect of temperature and of ultrasonic power. Chem. Engin. J., 65, 145-149. Deive F.J., Carvalho E., Pastrana L., Rúa M.L., Longo M.A., Sanroman M.A. 2009. Strategies for improving extracellular lipolytic enzyme production by Thermus thermophilus HB27. Biores. Technol., 100 (14), 3630-3637. Faber K. 2000. Biotransformation in organic chemistry. Springer Verlag. Guerrero S., Lopez-Malo A., Alzamora S. M. 2001. Effect of ultrasound on the survival of Saccharomyces cerevisiae: influence of temperature, pH and amplitude. Innovat. Food Sci. Emerg. Tech., 2, 31-39. Jaeger K. E., Reetz M. T. 1998. Microbial lipases form versatile tools for biotechnology. Trends Biotechnol., 16, 396-403. Jiranek V., Grbin P., Yap A., Barnes M., Bates D. 2008. High power ultrasonics as a novel tool offering new opportunities for managing wine microbiology. Biotechnol. Lett., 30, 1-6. Kołek T. 2005. Biotransformacje. Wyd. Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław. Krzyczkowska J., Stolarzewicz I., Białecka-Florjańczyk E. 2009. Spektrofotometryczna metoda pomiaru aktywności lipaz w reakcji hydrolizy laurynianu p-nitrofenylu. Monografia: Wielokierunkowość Badań w Rolnictwie i Leśnictwie. Wyd. UR w Krakowie, t. 2, 665-671. Piyasena P., Mohareb E., McKellar R.C. 2003. Inactivation of microbes using ultrasound: a review. Int. J. Food Microbiol., 87, 207-216. Rokhina E. V., Lens P., Virkutyte J. 2009. Low-frequency ultrasound in biotechnology: state of the art, Trends Biotechnol., 27(5), 298-306. Wang D., Xu Y., Teng Y. 2007. Synthetic activity enhancement of membrane-bound lipase from Rhizopus chinensis by pretreatment with isooctane. Bioprocess Biosyst. Eng., 30, 147-155. Adres do korespondencji: Agata Kapturowska Katedra Chemii, Wydział Nauk o Żywności Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego ul. Nowoursynowska 159 C, 02-776 Warszawa e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Ewa Białecka-Florjańczyk, prof. SGGW 148 TOM III.indd 148 3/9/12 4:49 AM Magdalena Klimek-Chodacka Rafał Barański EPISTEME 12/2011, t. II s.149-153 ISSN 1895-4421 Zmienność stopnia ploidalności pędów buraka cukrowego w kulturze in vitro Variability in the degree of ploidy of sugar beet shoots in in vitro culture Abstrakt: Mikrorozmnażanie pędów buraka cukrowego umożliwia skuteczne i wydajne namnażanie materiału roślinnego służącego do badań, a także umożliwia utrzymanie kolekcji szczególnie cennych genotypów w warunkach in vitro. Jednakże warunki panujące w kulturach tkankowych mogą indukować zmiany somaklonalne w roślinach. Zmiany te zachodzą poprzez mutacje punktowe, rearanżacje DNA, aktywację ruchomych elementów, zmiany stopnia ploidalności czy też zmiany epigenetyczne. Celem badań było określenie zmian stopnia ploidalności w efekcie mikrorozmnażania pędów buraka cukrowego w kulturach in vitro przez okres 21 i 46 miesięcy. Spośród 9 badanych genotypów tylko u trzech nie stwierdzono zmian ploidalności, u pięciu zaobserwowano pojawienie się pędów miksoploidalnych, natomiast u jednego z testowanych haploidalnych genotypów doszło do pełnego podwojenia genomu. Słowa kluczowe: zmienność genomowa, burak cukrowy, in vitro Summary: The micropropagation of sugar beet shoots enables an effective and efficient multiplication of plant material used for research. It also enables the maintenance of collections of particularly precious genotypes in in vitro conditions. However, the conditions prevalent in tissue cultures may induce somaclonal variation in plants. These changes happen through point mutations, DNA rearrangements, mobile elements activation, changes in the degree of ploidy as a result of the micropropagation of sugar beet shoots in in vitro cultures for the period of 21 to 46 months. Out of 9 examined genotypes, only 3 were not diagnosed for changes in ploidy; in 5 genotypes mixoploid shoots were observed, whereas in one of the tested haploid genotypes a complete genome doubling took place Key words: genome variability, sugar beet, in vitro 149 TOM III.indd 149 3/9/12 4:49 AM Magdalena Klimek-Chodacka, Rafał Barański Wstęp W przeciągu ostatnich lat nastąpił szybki rozwój zaawansowanych metod biotechnologicznych, które coraz częściej wykorzystywane są w procesie uzyskiwania nowych odmian. Dzięki zastosowaniu kultur tkankowych i transformacji genetycznych uzyskano odmiany buraka cukrowego odporne na herbicydy, a także choroby oraz szkodniki [Gurel i in. 2008]. Kultury in vitro mogą indukować zmienność somaklonalną, określaną jako genetyczna lub fenotypowa zmienność pomiędzy rośliną donorową a powstałymi w efekcie rozmnażania wegetatywnego roślinami potomnymi [Kaeppler i in. 2000]. Pojawienie się zmienności może być związane z zachodzeniem mutacji, rearanżacji i rekombinacji chromosomowych, metylacji DNA, a także aktywności elementów transpozonowych. Częstotliwość zachodzenia zmian jest silnie powiązana z genotypem roślin, typem eksplantatu, składem stosowanych pożywek, a także wiekiem roślin donorowych [Larkin, Scowcroft 1981; Jain 2001]. Zachodzą one stosunkowo szybko i z wysoką częstotliwością, jednakże nie jest możliwe określenie kierunku zachodzenia zmienności, a uzyskane roślinny często nie wykazują stabilności cech. Zjawisko zmienności somaklonalnej znalazło zastosowanie w procesie hodowli i jest z powodzeniem wykorzystywane do pozyskiwania nowych materiałów o nowych cechach. Często jednak zachodzenie zmienności somaklonalnej jest niepożądane, zwłaszcza w trakcie namnażania roślin donorowych, a także utrzymywania kolekcji cennych materiałów czy też prowadzenia transformacji genetycznych [Gupta 1998; Jain 2001; Brito i in. 2010]. Celem prezentowanej pracy jest określenie stabilności genetycznej roślin buraka cukrowego utrzymywanych w warunkach kultur in vitro. Materiał i metody Materiał roślinny stanowiło 9 genotypów buraka cukrowego (Beta vulgaris L.) o początkowej haploidalnej i diploidalnej liczbie chromosomów, a także genotyp będący podwojonym haploidem. Materiał pochodził z Kutnowskiej Hodowli Buraka Cukrowego w Straszkowie (KHBC), gdzie wykonano również analizę cytometryczną. W tym celu liście były rozdrabniane na płytce Petriego za pomocą żyletki w 2 cm3 buforu lizującego (12,1 g TRIS, 0,5 g MgCl2•6H2O, 5,0 g NaCl, 0,1 % Triton X-100 na 1 dm3 wody destylowanej), co prowadziło do uwolnienia jąder komórkowych. Bufor ten zawierał barwnik fluorochromowy indylo-4’,6-dwuamidyno-2-fenolidyny (DAPI) w ilości 1 cm3 na 1 dm3 buforu. Wybarwienie DNA w jądrach komórkowych było podstawą pomiaru cytometrycznego. Próby po rozdrobnieniu filtrowano za pomocą filtru nylonowego. Do oznaczenia ploidalności użyto cytometru przepływowego Partec PA II, a jako standard użyto rośliny o znanej, diploidalnej liczbie chromosomów. Rozety liściowe utrzymywano w warunkach in vitro przez 21 bądź 46 miesięcy. Materiał roślinny mikrorozmnażano poprzez podział rozrośniętych rozet na potomne zachowując nienaruszone merystemy. Pasaż pędów wykonywano co trzy tygodnie przenosząc je do pojemników zawierających świeżą pożywkę BCM (MS, wg Murashige i Skoog [1962] z witaminami z dodatkiem 0,3 mg·dm-3 tiaminy, 0,3 mg·dm-3 BAP, 0,1 mg·dm-3 NAA). Kultury in vitro prowadzono w fitotronie, w temperaturze 26 ± 2°C, przy fotoperiodzie 16/8 h (dzień/noc). W celu określenia zmiany ploidalności powstającej na skutek utrzymywania materiału roślinnego w warunkach in vitro wykonano analizy cytometryczne minimum 10 roślin z genotypu po upływie 21 lub 46 miesięcy prowadzenia kultury. 150 TOM III.indd 150 3/9/12 4:49 AM Zmienność stopnia ploidalności pędów buraka cukrowego w kulturze in vitro Wyniki Na podstawie przeprowadzonych analiz cytometrycznych pojedynczych liści buraka cukrowego stwierdzono znaczące zmiany stopnia ploidalności badanych tkanek. Oprócz haploidalnych i diploidalnych tkanek, obserwowano również tkanki miksoploidalne. Stabilność stopnia ploidalności w testowanych tkankach była uzależniona od początkowego stopnia ploidalności pędów (Tab. 1). Wyższą stabilnością cechowały się genotypy diploidalne, a także genotyp DH, u których zmianę ploidalności stwierdzono średnio u 9 % badanych pędów. W przypadku genotypów haploidalnych utrzymywanych w warunkach in vitro tylko 53 % tkanek nadal uznano za haploidalne. Stwierdzono również, że stabilność ploidalności tkanek jest silnie uzależniona od genotypu (Tab. 1). Wśród haploidalnych genotypów zidentyfikowano jeden (98), u którego po 46 miesiącach nie obserwowano żadnych zmian ploidalności w testowanych liściach, natomiast u genotypu 111 podwojenie liczby chromosomów nastąpiło u wszystkich badanych pędów. W przypadku genotypów diploidalnych zidentyfikowano dwa (15 i 24), u których wszystkie testowane tkanki cechowały się niezmienioną, diploidalną liczbą chromosomów. U kolejnych dwóch genotypów stwierdzono występowanie 9-20 % pędów miksoploidalnych. Dyskusja i wnioski Zmiany chromosomowe powstające w efekcie prowadzenia kultur tkankowych obserwowano u wielu gatunków roślin [Karp 1995; Gupta 1998; Kaeppler i in. 2000; Jain 2001]. Zazwyczaj badania obejmowały porównania regeneratów z roślinami, które wykorzystywano jako źródło eksplantatów. W doświadczeniach tych obserwowano głównie zmiany na poziomie cytologicznym obejmujące rearanżacje chromosomowe oraz zmiany liczby chromosomów. W kulturach tkankowych buraka cukrowego zmienność somaklonalna była obserwowana szczególne często w wyniku pośredniej regeneracji z kalusa [Saunders, Doley 1986; Jacq i in 1992; Zhong i in. 1993], natomiast rzadziej w wyniku bezpośredniej regeneracji z eksplantatów tkankowych [Dikalova i in. 1993; Zhong i in. 1993]. Jacq i in. [1992] stwierdzili, że wraz z wydłużeniem czasu prowadzenia kultury kalusa spada stabilność genetyczna zregenerowanych roślin z 96 % do 83 %, przy czym autorzy nie podają czasu o jaki została ona wydłużona. Uzyskane w niniejszych badaniach wyniki potwierdzają, że w trakcie mikrorozmnażania buraka cukrowego zachodzą w pędach zmiany na poziomie ploidalności tkanek, przy czym nie są one bezpośrednio uzależnione od czasu przez jaki pędy znajdowały się w warunkach in vitro. Identyfikacja genotypów, które nie zmieniły stopnia ploidalności przez 46 miesięcy oraz tych, u których doszło do całkowitego podwojenia genomu wszystkich pędów uwidacznia, że ten rodzaj zmienności jest bardzo silnie uzależniony od genotypu. Spontaniczne podwajanie chromosomów, jest często obserwowane w kulturach tkanek haploidalnych uzyskanych na drodze androgenezy bądź gynogenezy. W kulturach tkankowych kukurydzy stwierdzono spontaniczne podwojenie liczby chromosomów na poziomie 21 %, u rzepaku 40 %, a u jęczmienia nawet 87 % [Seguí-Simarro, Nuez 2008]. Również w trakcie prowadzenia gynogenezy niezapylonych zalążków buraka cukrowego stwierdzono spontaniczną diploidyzację na poziomie 10 % [Lux i in. 1990]. Wystąpienie spontanicznej diploidyzacji w niniejszych badaniach jest zgodne z tymi obserwacjami. Podwajanie chromosomów może zachodzić na drodze endoreduplikacji charakteryzującej się obecnością jednej lub więcej dodatkowych rund duplikacji chromatyd w trakcie syntezy DNA (S-faza). Innymi mechanizmami duplikacji mogą być też fuzje mitotycznych 151 TOM III.indd 151 3/9/12 4:49 AM Magdalena Klimek-Chodacka, Rafał Barański bądź interfazowych jąder komórkowych, endomitozy wewnątrz jąder komórkowych przy jednoczesnym zaburzeniu funkcjonowania wrzeciona kariokinetycznego lub też inaktywacja wrzeciona kariokinetycznego w trakcie mitozy [C-mitoza; Seguí-Simarro, Nuez 2008]. Procesy te mogą być przyczyną także występowania tkanek miksoploidalnych. Stopień ploidalności Początkowy stopień ploidalności Czas trwania kultury w miesiącach Liczba roślin 98 1n 46 11 100 107 1n 21 11 55 111 1n 21 11 146 1n 21 10 15 2n 46 10 100 22 2n 46 12 83 24 2n 46 10 100 30 2n 46 10 80 20 108 2n (DH) 21 11 91 9 33 2 91 9 Genotyp Średnia 1n 43 2n 53 1x 1xMx* 2x 36 60 1xMx+4x* 9 91 53 2x Mx* 9 40 9 17 2 Tab. 1 Procentowy udział pędów o danym stopniu ploidalności w zależności od genotypu [%], * - tkanki, u których stwierdzono obecność komórek haploidalnych lub diploidalnych oraz dodatkowo miksoploidalnych Niniejsze wyniki wskazują, że u buraka cukrowego zmiana stopnia ploidalności może zachodzić z dużą częstością zwłaszcza w przypadku kultur tkanek haploidalnych. Stosując metody uzyskiwania podwojonych haploidów, spontaniczna diploidyzacja jest zjawiskiem korzystnym, jeżeli jednak haploidy mają stanowić materiał wyjściowy do dalszych badań, to zmiany ploidalności są wysoce niepożądane. Uzyskane wyniki pokazują, że możliwe jest utrzymanie pędów buraka cukrowego in vitro z niezmienioną ploidalnością przez nawet kilka lat, jednak jest to silnie uzależnione od genotypu. Dlatego prowadząc długotrwałe kultury, materiał taki powinien być monitorowany pod kątem zmian ploidalności. 152 TOM III.indd 152 3/9/12 4:49 AM Zmienność stopnia ploidalności pędów buraka cukrowego w kulturze in vitro Literatura Brito G., Lopes T., Louriero J., Rodriguez E., Santos C. 2010. Assessment of genetic stability of two micropropagated wild olive species using flow cytometry and microsatellite markers. Trees, 24: 723-732 Dikalova A. E., Dudareva N. A., Kubalakova M., Salganik R. I. 1993. Rearrangements in sugar beet mitochondrial DNA induced by cell suspension, callus cultures and regeneration. Theor. Appl. Genet., 86: 699-704 Gupta P. K. 1998. Chromosomal basis of somaclonal variation in plants. [w:] Jain S. M., Brar D. S., Ahloowalia B.S. (red.) Somaclonal variation and induced mutation in crop improvement, 149168. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht Gurel E., Gurel S., Lemaux P. G. 2008. Biotechnology applications for sugar beet. Crit. Rev. Plant Sci., 27: 108-140 Jacq B., Tetu T., Sangwan R. S., de Laat A., Sangwan-Norreel B.S. 1992. Plant regeneration from sugarbeet (Beta vulgaris L.) hypocotyls cultured in vitro and flow cytometric nuclear DNA analysis of regenerants. Plant Cell Rep., 11: 329-333 Jain S. M. 2001. Tissue culture-derived variation in crop improvement. Euphytica, 118: 153-166 Kaeppler S. M., Kaeppler H. F., Rhee Y. 2000. Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants. Plant Mol. Biol., 43: 179-188 Karp A. 1995. Somaclonal variation as a tool for crop improvement. Euthytica, 85: 295-302 Larkin P.J., Scowcroft W.R. 1981. Somaclonal variation – a novel source of variability from cell cultures for plant improvement. Theor. Appl. Genet., 60: 197-214 Lux H., Herrmann L., Wetzel C. 1990. Production of haploid sugar beet (Beta vulgaris L.) by culturing unpollinated ovules. Plant Breed., 104: 177 – 183 Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant, 15: 473-497 Saunders J. W., Doley W. P. 1986. One step shoot regeneration from callus of whole plant leaf explants of sugarbeet lines and a somaclonal variant for in vitro behavior. J. Plant Physiol., 124: 473-479 Seguí-Simarro J.M., Nuez F. 2008. Pathways to doubled haploidy: chromosome doubling during androgenesis. Cytogenet Genome Res., 120:358–369 Zhong Z., Smith H. G., Thomas T. H., 1993. In vitro culture of petioles and intact leaves of sugar beet (Beta vulgaris). Plant Growth Regul., 12: 59-66 Adres do korespondencji: Magdalena Klimek-Chodacka Katedra Genetyki, Hodowli i Nasiennictwa, Wydział Ogrodniczy Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. 29 Listopada 54, 31 – 425 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Rafał Barański 153 TOM III.indd 153 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 154 3/9/12 4:49 AM Dorota Kowalewska EPISTEME 12/2011, t. II s.155-159 ISSN 1895-4421 Mikrobiologiczna jakość serów wytwarzanych z surowego i pasteryzowanego mleka The microbiological quality of cheeses made of raw and pasteurized milk Abstrakt: Celem badania było porównanie jakości mikrobiologicznej serów półtwardych wytwarzanych z koziego i krowiego, surowego i pasteryzowanego mleka, wyprodukowanych w skali pilotażowej. Określono w serach całościową ilość mikroorganizmów, pałeczek kwasu mlekowego, paciorkowca mlecznego, drożdży, pleśni, bakterii psychotropowych, bakterii z grupy Coli. Analiza statystyczna otrzymanych wyników wykazała, iż pasteryzacja wpływa na obfitość mikroflory serów, mimo iż różnice mające znaczenie statystyczne stwierdzono tylko w przypadku ilości pałeczek kwasu mlekowego i bakterii z grupy Coli. Biorąc pod uwagę wpływ rodzaju mleka on jakość mikrobiologiczną serów, stwierdzono większą ilość mikroflory w serach zrobionych z mleka krowiego, w których ogólnie znaleziono statystycznie więcej bakterii, bakterii z grupy Coli i bakterii psychotropowych. Wyniki potwierdziły zdrowotne bezpieczeństwo serów półtwardych wyprodukowanych z surowego mleka. Słowa kluczowe: kozie mleko, krowie mleko, surowe mleko, twarde sery, patogeny, mikroflora Summary: The aim of the test was to compare the microbiological quality of semi-hard cheeses made of both goat’s and cow’s, raw and pasteurized milk, produced in pilot-scale. The total number of microorganisms, lactic acid bacillus, lactic streptococci, number of yeasts and molds, psychrotrophic bacteria, Coliform bacteria were determined in cheeses. The statistical analysis of the results obtained showed that the pasteurization affected the abundance of cheese microflora, however statistically significant differences were found only in the number of lactic acid bacillus and Coliform bacteria. Taking into account the influence of the type of milk on the microbiological quality of cheeses, the greater number of microflora in cheeses made of cow’s milk was found and statistically more bacteria in general, Coliform bacteria and psychrotrophs were found in cheeses made of cow’s milk. The results confirmed the health safety of semi-hard cheeses made of raw milk. Key words: goat’s milk, cow’s milk, row milk, hard cheeses, pathogens, microflora 155 TOM III.indd 155 3/9/12 4:49 AM Dorota Kowalewska Wstęp Od kilku lat obserwuje się wzrost zainteresowania konsumentów produktami wytworzonymi metodami tradycyjnymi. Przyczyniły się do tego zarówno polityka Unii Europejskiej promująca produkty regionalne i tradycyjne oraz ich ochrona prawna dająca gwarancję zakupu produktu o określonych wartościach organoleptycznych. Konsumenci, którzy przed dokonaniem zakupu coraz częściej czytają etykietę produktu wytworzonego na skalę przemysłową nie akceptują listy dodatków używanych do produkcji. Dlatego wybierają produkty wytworzone metodami tradycyjnymi. Produkty tradycyjne z mleka wytwarza się najczęściej z mleka surowego. Produkcja z mleka surowego wymaga szczególnej staranności, gdyż surowiec ten potencjalnie może być skażony patogenami przewodu pokarmowego zwierząt od których mleko to jest pozyskiwane. Należy zatem postawić pytanie - Czy konsument dokonuje właściwego wyboru? Materiał i metody Celem badań było porównanie jakości mikrobiologicznej serów półtwardych wyprodukowanych w skali półtechnicznej z mleka surowego i pasteryzowanego, zarówno koziego i krowiego. Po normalizacji zawartości tłuszczu w mleku przerobowym obydwu gatunków, jedną część pasteryzowano w temp. 72°C, schładzano do 29°C, dodawano zakwas roboczy, chlorek wapnia i po przyroście kwasowości o około 0,5°SH, mleko zaprawiano podpuszczką. Z drugiej części mleka bez obróbki termicznej, produkowano ser według tej samej procedury. W laboratorium SANEPID zlecono badania na obecność Listerii monocytogenes i Salmonelli. W serach oznaczono: 1. 2. 3. 4. 5. 6. ogólną liczbę drobnoustrojów − według PN-EN ISO 4833:2004, liczbę bakterii z grupy coli − PN-ISO 4832, liczbę drobnoustrojów psychrotrofowych – PN-ISO-17410, liczbę drożdży i pleśni - PN-ISO 6611:2007, pałeczki mlekowe – IDF Standard 117A: 1988, paciorkowce mlekowe – IDF Standard 117A: 1988, Wyniki opracowano statystycznie. Przy zastosowaniu analizy wariancji dwuczynnikowej wyliczono średnie i odchylenie standardowe oraz średnie najmniejszych kwadratów przy użyciu programu Statistica 8. Wyniki i dyskusja W tabelach podano wyniki liczebności mikroflory w serach z mleka koziego i krowiego, pasteryzowanego i surowego: W tabeli 1 wyrażone jako wartości średnie i odchylenie standardowe, w tabeli nr 2 jako średnie najmniejszych kwadratów dla mikroflory w serach półtwardych z mleka koziego i krowiego. W tabeli 3 przedstawiono wyniki badań na obecność Listerii monocytogenes i Salmonelli wykonanych przez SANEPID. Analiza statystyczna uzyskanych wyników wykazała, co było do przewidzenia, że pasteryzacja mleka wpłynęła na liczebność mikroflory serów, lecz 156 TOM III.indd 156 3/9/12 4:49 AM The microbiological quality of cheeses made of raw and pasteurized milk różnice statystycznie istotne stwierdzono jedynie w zakresie liczby pałeczek mlekowych i bakterii z grupy coli. Bakterie z grupy coli, które są uważane za wskaźnik higieny produkcji obecne były we wszystkich badanych produktach. Sery z mleka surowego miały podobną ich liczbę: z mleka krowiego (4,92 ± 0,13) i koziego (4,81 ± 0,44 log jtk·g-1 ). Pasteryzacja zredukowała ich liczbę w serach kozich do 2,62 ± 0,33 a w krowich do 3,49 ± 0,51 log jtk·g-1. W serze Corrientes produkowanym metodami tradycyjnymi w Argentynie z mleka krowiego surowego stwierdzono obecność E. coli w ilości 2,99 ± 1,75 log jtk·g-1 [Vasek i in. 2008]. W serze wołoskim wyprodukowanym z mleka krowiego surowego oznaczono bakterie z grupy coli w ilości 2,52 ± 1,56 log jtk·g-1 a w serze wołoskim z mleka koziego surowego 2,44 ± 0,64 log jtk·g-1 [Grzegorczyk, Wszołek 2010]. Podobnie po obróbce cieplnej mleka liczba pałeczek mlekowych oraz drożdży i pleśni w serze uległa obniżeniu, lecz redukcja ta nie była statystycznie istotna. Liczba drożdży i pleśni w serze wyprodukowanym z mleka koziego surowego wynosiła 3,32 ± 0,59 log jtk·g-1, po pasteryzacji uległa obniżeniu do 3,18 ± 0,16 log jtk·g-1. W przypadku serów z mleka surowego krowiego liczba drożdży i pleśni w serze z mleka surowego była na poziomie 4,72 ± 0,02 log jtk·g-1 i uległa obniżeniu po przeprowadzeniu procesu pasteryzacji do 2,81 ± 0,30 log jtk·g-1. Na liczbę drobnoustrojów w mleku wpływa temperatura otoczenia a przede wszystkim zaniedbania higieniczne w produkcji, czy podczas transportu [Ziajka, 1997], stan zdrowotny zwierząt, higiena doju oraz temperatura przechowywania mleka [Molska i in. 2006]. Bakterie psychrotrofowe w serze z mleka koziego, niezależnie od tego, czy wytworzony był z mleka surowego czy po obróbce termicznej występowały na poziomie 1,53 ± 0,91 log jtk·g1. Natomiast w serach z mleka krowiego pasteryzowanego obserwowano mniejszą liczbę bakterii psychrotrofowych: 3,95±0,86 log jtk·g-1 do 2,25 ±1,09 log jtk·g-1. Psychrotrofy występują na powierzchni strzyków i w urządzeniach do dojenia [Molska 1988]. Sery regionalne ze względu na warunki produkcji są bardziej narażone na zakażenie drobnoustrojami chorobotwórczymi niż sery wytwarzane w dużych zakładach przemysłowych. Jedną z najniebezpieczniejszych grup drobnoustrojów chorobotwórczych przenoszonych przez żywność jest Listeria monocytogenes [Sip i in. 2010]. Na podstawie doniesień naukowych można stwierdzić, że mikroflora uczestnicząca w procesie produkcji serów wytwarzanych metodami tradycyjnymi skutecznie zabezpiecza je przed rozwojem Listeria monocytogenes [Giraffa, 2003; Sip i in. 2010]. Wyniki badań wykonanych w SANEPIDZIE na obecność Listerii monocytogenes potwierdziły, że bakterie z tego gatunku występują w badanych serach w bardzo małej, dopuszczalnej liczbie. Również analizy mikrobiologiczne nie wykazały w żadnym z serów obecności Salmonelli. Badane sery nie budzą zastrzeżeń pod względem czystości mikrobiologicznej w zakresie wyżej wymienionych parametrów. Wnioski • Pierwszy z badanych czynników rodzaj mleka wykazał większe zróżnicowanie liczebności poszczególnych grup drobnoustrojów. W serach z mleka koziego była mniejsza liczba bakterii ogółem, bakterii z grupy coli oraz bakterii psychrotrofowych. • Pasteryzacja mleka na sery spowodowała istotne zmniejszenie liczby mlekowych pałeczek i bakterii z grupy coli w serach. • Uzyskane wyniki własne wraz z wynikami dotyczącymi obecności patogenów świadczą o bezpieczeństwie zdrowotnym serów półtwardych z mleka surowego. 157 TOM III.indd 157 3/9/12 4:49 AM Dorota Kowalewska Rodzaj mikroflory [log jtk·g-1 ] Rodzaj mleka Kozie Krowie Pasteryzowane Surowe Pasteryzowane Surowe Ogólna liczba drobnoustrojów 5,21 ± 0,19 5,18 ± 2,95 5,75 ± 0,23 5,61 ± 0,29 Paciorkowce mlekowe 5,81 ± 0,44 5,81 ± 0,20 5,97 ± 0,55 6,12 ± 0,07 Pałeczki mlekowe 5,50 ± 0,74 2,93 ± 0,18 5,02 ± 1,28 2,82 ± 0,30 Drożdże i pleśnie 3,32 ± 0,59 3,18 ± 0,16 4,72 ± 0,02 2,81 ± 0,30 Bakterie z grupy coli 4,92 ± 0,13 2,62 ± 0,33 4,81 ± 0,44 3,49 ± 0,51 Psychrotrofy 1,53 ± 0,91 1,56 ± 0,98 3,95 ± 0,86 2,25 ± 1,09 Tab. 1. Wartości średnie i odchylenia standardowe dla liczebności mikroflory w serach z mleka koziego i krowiego, pasteryzowanego i surowego Rodzaj mikroflory [log jtk·g-1] Rodzaj mleka Stosowana lub niestosowana pasteryzacja Surowe Pasteryzowane Kozie Krowie Ogólna liczba drobnoustrojów 5,20 a 5,68b 5,48 5,40 Paciorkowce mlekowe 5,81 6,05 5,89 5,97 Pałeczki mlekowe 3,73 3,92 5,26A 2,39B Drożdże i pleśnie 3,25 3,16 4,02 2,38 Bakterie z grupy coli 3,77a 4,15b 4,86A 3,06B Psychrotrofy 1,54a 3,10b 2,74 1,91 Tab. 2. Średnie najmniejszych kwadratów dla liczebności mikroflory w serach półtwardych z mleka koziego i krowiego, A, B – średnie oznaczone różnymi literami różnią się wysokoistotnie, a, b – średnie oznaczone różnymi literami różnią się istotnie Mikroorganizmy / Rodzaj sera Salmonella sp w 25 g Ser kozi z mleka surowego nieobecne < 10/10-2 jtk < 10/10-1 · 0,1 jtk Ser krowi z mleka surowego nieobecne < 10/10-1 jtk < 10/10-1 · 0,1 jtk Gronkowce koagulazododatnie w 1g Listeria monocytogenes w 1g Tab. 3. Wyniki badań na obecność Listerii monocytogenes, Salmonelli i gronkowców koagulazododatnich wykonanych przez SANEPID 158 TOM III.indd 158 3/9/12 4:49 AM The microbiological quality of cheeses made of raw and pasteurized milk Literatura Giraffa G.: 2003. Functionality of enterococci in dairy products. International Journal of Microbiology 88, s. 215-222. IDF/FIL Standard 117A:1988. Oznaczanie bakterii fermentacji mlekowej. Molska I.: Zarys mikrobiologii mleczarskie. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1988. Sip A., Olejnik-Schmidt A., Grajek W.: 2010. Antylisteryjna aktywność mikroflory polskich serów regionalnych. Przegląd mleczarski, 2, s. 10-12. Vasek O.M; Leblanc JG., Fuso A.,. De Giori G.S.: 2008. Chemical composition and microbial evaluation of Argentinean Corrientes cheese, Society of Diary Technology, International Journal of Dairy Technology Vol 61, No 3 August 2008, s.223-228. PN- ISO 17410: Mikrobiologia żywności i pasz - Horyzontalna metoda oznaczania liczby drobnoustrojów psychrotrofowych. PN-EN ISO 4833:2004. Mikrobiologia żywności i pasz - Horyzontalna metoda oznaczania liczby drobnoustrojów – Metoda płytkowa w temperaturze 30 stopni C. PN-ISO 4832: Mikrobiologia żywności i pasz - Horyzontalna metoda oznaczania liczby bakterii z grupy coli. Metoda płytkowa. PN-ISO 6611:2007: Oznaczanie liczby jednostek tworzących kolonie drożdży i/lub pleśni – Metoda płytkowa w temperaturze 25 stopni C. IDF/FIL Standard 149 A: 1997. Dairy Starter cultures of lactic acid bacteria (LAB). Standard of identity. Grzegorczyk A., Wszołek M.: Jakość mikrobiologiczna i wartość odżywcza produktów tradycyjnych z mleka surowego koziego i krowiego w Jakość i bezpieczeństwo żywności wyzwaniem XXI wieku, Wydawnictwo PTTŻ, Kraków 2010, s. 171-179. Ziajka S. (red): Mleczarstwo, zagadnienia wybrane, Wyd. ART., Olsztyn 1997, t.1, s. 89. Molska I., Pałubińska A.: Jakość mikrobiologiczna i trwałość mleka spożywczego pasteryzowanego rynku warszawskiego. Przegl. Mlecz., 2006, 8, s. 4-7. Adres do korespondencji: Dorota Kowalewska Wydział Technologii Żywności, Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych Uniwersytet Rolniczy w Krakowie ul. Balicka 122, 30-149 Kraków e-mail: e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. inż. Monika Wszołek 159 TOM III.indd 159 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 160 3/9/12 4:49 AM Iwona Kozikowska Katarzyna Suprewicz Anna Kuczkowska-Kuźniar EPISTEME 12/2011, t. II s.161-167 ISSN 1895-4421 Zawartość ołowiu i kadmu we krwi pępowinowej, włosach noworodków i łożyskach kobiet Concentration of lead and cadmium in cord blood, newborn’s hair and women placenta Abstrakt: Celem pracy było określenie średnich zawartości ołowiu i kadmu w łożysku, krwi pępowinowej oraz włosach noworodków. Materiał do badań uzyskano z Kliniki Położnictwa i Ginekologii Onkologicznej w Bytomiu. Fragmenty łożysk i krew pępowinową pobrano od 100 kobiet, podczas gdy kosmki włosów uzyskano od 67 noworodków. Zawartość metali w badanych tkankach oznaczono wykorzystując metodę absorpcyjnej spektrofotometrii atomowej (AAS). We wszystkich badanych tkankach obecny był kadm i ołów. Największe zawartości ołowiu odnotowano we włosach noworodków (685,134 mg•kg-1 s.m.) a najmniej we krwi pępowinowej (24,556 mg/kg s.m). Zawartość kadmu z kolei była najmniejsza w łożysku (0,711 mg•kg-1 s.m.) a we włosach odnotowano aż 7,726 mg•kg-1 s.m. Zauważono również, iż wiek kobiety odgrywa znaczącą rolę dla zawartości ołowiu w łożysku i krwi pępowinowej. Słowa kluczowe: krew pępowinowa, włosy noworodków, łożysko, kadm, ołów Summary: The aim of this study was to determine medium level of lead and cadmium in placenta, cord blood and newborn’s hair. The material for research was collected from department of Gynecology and Obstetrics, Medical University of Silesia. Pieces of placenta and cord blood was obtained from one hundred of women, whilst newborn’s hair was obtained from 67 newborns. Metals content in samples were measured using spectrophotometric (AAS) methods. Cadmium and lead were present in all investigated samples. The highest level of Pb was observed in newborn’s hair (685,134 mg•kg-1 d.m.) whilst the lowest level was noticed in cord blood (24,556 mg/kg d.m.). The lowest content of Cd was observed in placenta (0,711 mg•kg-1 d.m.) whilst in newborn’s hair it was found 7,726 mg•kg-1 d.m of it. It was also observed that the age of a woman plays important role for concentration of Pb in placenta and cord blood. Key words: cord blood, newborn’s hair, human placenta, lead, cadmium 161 TOM III.indd 161 3/9/12 4:49 AM Iwona Kozikowska, Katarzyna Suprewicz, Anna Kuczkowska-Kuźniar Wstęp Okres prenatalny jest newralgicznym etapem w rozwoju człowieka. Metale ciężkie takie jak ołów czy kadm, występujące w środowisku mogą podlegać depozycji, absorpcji i przenikać poprzez barierę łożyskową, gdzie mogą działać na płód embriotoksycznie lub teratogennie. Zawartość tych metali na obszarach uprzemysłowionych jest znacznie wyższa niż na terenach rolniczych [Falcon i in. 2002]. Zanieczyszczenia środowiska mogą także indukować mutacje w komórkach płodu ludzkiego [Perera i in. 2002]. Istotną rolę w rozwoju płodowym dziecka odgrywa błona oddzielająca matczyną krew i krew płodu, zwana barierą łożyskową. Jest to cienka warstwa tkankowa, przez którą odbywa się wymiana substancji pokarmowych, tlenu, przeciwciał czy hormonów [Bartel 2009]. Oprócz substancji niezbędnych dla rozwijającego się płodu, transportowane są również i takie, które mogą oddziaływać na niego niekorzystnie. W przypadku niektórych leków, używek takich jak alkohol, nikotyna czy kofeina, łożysko stanowi słabą barierę, dlatego leczenie kobiet ciężarnych, ich dieta czy nawyki palenia tytoniu powinny być szczególnie kontrolowane [Sadler 1993]. Celem pracy było określenie średniej zawartości kadmu i ołowiu we krwi pępowinowej, włosach noworodków oraz w łożyskach kobiet, a także określenie różnic w zawartości analizowanych metali w badanych tkankach. Ponadto zamierzone również było zbadanie sprawności łożyska jako bariery chroniącej płód przed metalami toksycznymi. Materiał i metody Badania przeprowadzono na fragmentach tkanek pochodzących z łożysk kobiecych, na krwi pępowinowej oraz włosach noworodków. Na badanie uzyskano zgodę komisji bioetycznej (Nr 75/KBL/OIL/2010) oraz pisemną zgodę pacjentek, którą podpisały 102 kobiety (n=102). Pobrano także odpowiednie ilości kosmków włosów od 67 noworodków (n=67), będących dziećmi badanych kobiet. Kobiety, od których pochodził materiał podzielono na trzy grupy wiekowe: 18-24 lat, 25-34 lat, 35-40 lat. Materiał do badań pobrano z Kliniki Położnictwa i Ginekologii Onkologicznej w Bytomiu. W celu oznaczenia zawartości metali we włosach noworodków zastosowano metodę mineralizacji na mokro. Wysuszony materiał zalano 1cm3 kwasu azotowego o stężeniu 65%. Tak przygotowane próbki ogrzewano przez około 2 godz. w temperaturze 105°C. Następnie mineralizaty dopełniono wodą redestylowaną do objętości 5 cm3. Fragmenty łożyska i krew pępowinowa poddane zostały procesowi spalania w piecu muflowym w temperaturze 450°C. Spopielony materiał zalano 65% kwasem azotowym HNO3 w ilości 2 cm3, oraz uzupełniono wodą redestylowaną do objętości 5cm3. Pomiary zawartości Cd i Pb w badanych tkankach wykonano metodą płomieniowej spektrofotometrii absorpcji atomowej (FAAS) przy użyciu spektrofotometru BUCK 200A i lamp z katodą wnękową. Wyniki pomiarów wyrażono w miligramach na kilogram suchej masy (mg•kg-1 s.m.) i opracowano statystycznie za pomocą pakietu Statistica 9.0. Za pomocą testu Shapiro–Wilka badano typ rozkładu w poszczególnych grupach badawczych. Stosowne obliczenia wykazały obecność rozkładów nienormalnych, dlatego też dalsze statystyki opierały się na testach nieparametrycznych (ANOVA Kruskala–Wallisa, R. Spearmana). 162 TOM III.indd 162 3/9/12 4:49 AM Zawartość ołowiu i kadmu we krwi pępowinowej, włosach noworodków... Wyniki Obecność ołowiu i kadmu wykryto we wszystkich badanych próbkach. Średnie zawartości Cd w łożysku, krwi pępowinowej oraz włosach noworodków przedstawiono na rycinie 1 oraz w tabeli 1, natomiast zawartość Pb przedstawiono na rycinie 2 oraz w tabeli 1. Najwięcej kadmu i ołowiu stwierdzono we włosach noworodków, gdzie średnia jego zawartość wynosiła odpowiednio 7,726±1,219 mg•kg-1 s.m. oraz 685,134±70.464 mg•kg-1 s.m. Z kolei najmniej ołowiu wykazano we krwi pępowinowej (24,556±3,318 mg•kg-1 s.m.). Porównując średnią zawartość analizowanych pierwiastków w badanych tkankach można dostrzec, iż ołów jest metalem, który kumuluje się w organizmie ludzkim w znacznie większych ilościach, co wyraźnie ilustruje rycina 1 oraz rycina 2. 6,765 149,104 Min. 0,000 0,177 3,318 4,625 1,456 25,485 Max 0,791 24,556 Std.Err 0,085 4,900 STD 3,288 111,068 średnia 0,060 2,872 Min. 0,493 22,058 Max 0,711 30,084 Std.Err 0,430 125,686 STD 68,531 2812,202 średnia 1,219 Pb 70,464 Min. 10,056 Max Cd 541,246 Std.Err Krew pępowinowa 7,726 STD Łożysko 685,134 średnia Włosy Tab.1. Średnia zawartość badanych pierwiastków we włosach, krwi pępowinowej noworodków i łożysku (mg•kg-1 s.m.) Ryc.1. Średnia zawartość kadmu we włosach, krwi pępowinowej noworodków i łożysku (mg•kg-1 s.m.±błąd standardowy – skala logarytmiczna) 163 TOM III.indd 163 3/9/12 4:49 AM Iwona Kozikowska, Katarzyna Suprewicz, Anna Kuczkowska-Kuźniar Ryc.2. Średnia zawartość ołowiu we włosach, krwi pępowinowej noworodków i łożysku (mg•kg-1 s.m. ± błąd standardowy – skala logarytmiczna) W celu określenia istotności różnic pomiędzy zawartością Cd i Pb w łożysku, krwi pępowinowej i włosach noworodków, wykonano test ANOVA Kruskala–Wallisa. Stwierdzono istnienie istotnie statystycznych różnic pomiędzy średnimi zawartościami metalu w łożysku, krwi pępowinowej i włosach noworodków (p=0.000). Średnią zawartość ołowiu i kadmu we krwi pępowinowej w poszczególnych grupach wiekowych kobiet ilustruje rycina 3. Największą średnią zawartość ołowiu stwierdzono u kobiet z przedziału wiekowego 25–34 lat; wynosiła ona 29,994±4,547 mg•kg-1 s.m. Najmniejsza zawartość tego metalu we krwi pępowinowej występowała w przedziale wiekowym 18–24 lat (19,182±3,567 mg•kg-1 s.m.). Ryc.3. Średnia zawartość kadmu i ołowiu we krwi pępowinowej pobranej od płodów matek należących do trzech grup wiekowych (mg•kg-1 s.m.± błąd standardowy) W badaniach wykazano, iż najmniej kadmu znajduje się we krwi pępowinowej pobranej od kobiet z przedziału wiekowego 25–34 lat (Ryc.3.). Zawartość ta wynosi 0,546±0,112 mg•kg-1 s.m. Najwyższą średnią zawartość kadmu we krwi pępowinowej stwierdzono w grupie wiekowej 35–40 lat (1,101±0,561 mg•kg-1 s.m.). Różnica pomiędzy najniższą a najwyższą średnią zawartością kadmu we krwi pępowinowej kobiet z różnych przedziałów wiekowych wynosi 0,555 mg•kg-1 s.m. 164 TOM III.indd 164 3/9/12 4:49 AM Zawartość ołowiu i kadmu we krwi pępowinowej, włosach noworodków... Ryc.4. Średnia zawartość kadmu i ołowiu w łożyskach kobiet trzech grup wiekowych (mg•kg-1 s.m.± błąd standardowy) Na rycinie 4 przedstawiono średnie zawartości ołowiu i kadmu w łożyskach kobiet trzech grup wiekowych. Wykazano, iż największy stopień kumulacji ołowiu jest w drugiej grupie wiekowej (25–34 lat) i wynosi średnio 33,022±2,812 mg•kg-1 s.m. Najmniejszą ilość tego metalu stwierdzono w grupie badawczej 18–24 lat (25,508±3,562 mg•kg-1 s.m.). Różnica między zawartością największą a najmniejszą wynosi 7,5 mg•kg-1 s.m. Zawartość kadmu w łożyskach jest zbliżona we wszystkich grupach badawczych i wynosi średnio 0,665 mg•kg-1 s.m. Jednakże najmniejszy jego poziom (0,482±0,049 mg•kg-1 s.m.) wykryto w grupie wiekowej 35–40 lat. W tej grupie wiekowej obserwowana jest ponad dwukrotnie większa zawartość tego metalu we krwi pępowinowej. Istnienie statystycznie istotnych, pozytywnych korelacji stwierdzono pomiędzy zawartością Cd w łożysku i krwi pępowinowej (p=0.007). Stwierdzono także istnienie słabej, pozytywnej korelacji pomiędzy zawartością ołowiu w łożysku i krwi pępowinowej (p=0.020). Wyniki przedstawiono w tabeli nr 2. Krew Włosy Krew Łożysko Łożysko Włosy Cd = 0.486 Pb = 0.216 Cd = 0.007**(+) Pb = 0.020*(+) Cd = 0.457 Pb = 0.235 Tab.2. Korelacje pomiędzy zawartością kadmu i ołowiu we krwi, łożysku i włosach noworodka, * p<0.05; ** p<0.01; *** p<0.001 165 TOM III.indd 165 3/9/12 4:49 AM Iwona Kozikowska, Katarzyna Suprewicz, Anna Kuczkowska-Kuźniar Dyskusja i Wnioski • Średnia zawartość metali ciężkich w łożysku jest zależna od środowiska w jakim żyje człowiek. Im teren bardziej uprzemysłowiony, tym zawartość zarówno Cd [Miller i in. 1988] jak i ołowiu [Baranowska 1995] jest większa. Ponadto Diaz-Barriga i inni [1995] zbadali, że zawartość kadmu w łożysku jest 8,1 razy większa na terenach uprzemysłowionych niż na terenach wiejskich oddalonych o około 300 km. • Badania prowadzone przez Lagerkvist i innych [1996] dowodzą, iż stwierdzony poziom kadmu we krwi płodu jest niższy od jego średniej zawartości we krwi matki, co sugeruje, że łożysko stanowi pewną barierę dla substancji szkodliwych. Wyniki badań ze śląska pokazują, iż średnia zawartość Cd we krwi pępowinowej jest wyższa niż w łożysku, podczas gdy we włosach noworodków osiągnął wartość około 10 razy większą. Można wnioskować, iż łożysko nie stanowi jednak skutecznej bariery dla Cd. Stosunkowo wysoka zawartość tego pierwiastka we włosach noworodków może być efektem wydalania go między innymi tą drogą. • Badania prowadzone w Bytomiu ukazują, iż koncentracja ołowiu w badanych tkankach ludzkich znacznie przewyższa średnią zawartość kadmu. Według Richter i innych [1999], wyższy poziom Pb w łożyskach kobiet ciężarnych, wpływa na opóźniony rozwój płodu. Goyer [1990] uważa, iż poziom tego metalu we krwi płodu jest niemal taki sam jak we krwi matki, ponieważ nie istnieje widoczna bariera pomiędzy matką a płodem. Analizując wyniki badań ze śląska można zauważyć, że zawartości badanego pierwiastka w łożysku jest średnio wyższa o kilka mg•kg-1 s.m. od jego zawartości we krwi pępowinowej, co dowodzi, iż łożysko zatrzymuje metal w tkance, ograniczając przejście do płodu. Ponadto kobiety z II grupy wiekowej (25–34 lat) były narażone przez dłuży okres życia na działanie Pb, stąd tak wysoka jego zawartość we krwi pępowinowej względem pozostałych grup wiekowych. • Analiza statystyczna przeprowadzona na podstawie danych uzyskanych z Klinki Położnictwa i Ginekologii Onkologicznej w Bytomiu, pozwala stwierdzić, iż istnieje korelacja pomiędzy zawartościami Pb oraz Cd w łożysku i we krwi pępowinowej noworodków. Z kolei odkrycie braku korelacji pomiędzy zawartością kadmu we krwi matki oraz u noworodków, zostało zaobserwowane w badaniach Wiera i innych [1990]. Ponadto brak jest istotnego statystycznie związku pomiędzy zawartością obu analizowanych metali ciężkich we krwi pępowinowej a włosami noworodków. Chłopicka [2003] w swoich badaniach prowadzonych na uczniach szkół podstawowych z południowej Polski wykazała, iż zawartość Cd bardzo mocno koreluje z zawartością Pb we włosach dzieci. Stwierdzono słabszą korelację zawartości kadmu z zawartością żelaza. Chłopicka próbuje wyjaśnić tę korelację wspólnym środowiskowym pochodzeniem tych metali, prawdopodobnie z pyłów powstałych w czasie wytopów rud metali. • Ekspozycja organizmu matki na metale ciężkie, może skutkować uszkodzeniem łożyska oraz wpływać na transport niezbędnych śladowych pierwiastków do płodu [Wier i in. 1990]. 166 TOM III.indd 166 3/9/12 4:49 AM Zawartość ołowiu i kadmu we krwi pępowinowej, włosach noworodków... Literatura Baranowska I. Lead and cadmium in human placentas and maternal and neonatal blood in a heavily polluted area. measured by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Occup Environ Med 1995; (52) 229–232. Bartel H. Embriologia. Wydanie Lekarskie PZWL. Warszawa 2009; 58–62. Chłopicka, J. Badanie korelacji pomiędzy wybranymi metalami ciężkimi, biopierwiastkami i wskaźnikami hematologicznymi u dzieci. Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński, Kraków, 2003; 1–10. Diaz–Barriga, F., Carrizeles, L., Calderon, J., Batres, L., Yanez, L., Tabor, M.W., Castelo, J. Measurement of placental levels of arsenic, lead and cadmium as a biomarker of exposure to mixtures, biomonitors and biomarkers as indicators of environmental change. New York: Plenum Pres. 1995;139–148. Falcon M., Vinas P., Osuna E., Luna A. Environmental exposures to lead and cadmium measured in human placenta. Arch Environ Health 2002; (57) 598–602. Goyer, R.A. Transplacental transport of lead. Environ. Health Perspect. 1990;89,101–105. Lagerkvist, B.J., Sandberg, S., French, W., Jin, T., Nordberg, G.F. Is placenta a good indicator of cadmium and lead exposure? Arch Environ Health; . 1996; 51(59) 389–394. Miller R.K., Mattison D.R., Plowchalk D. Biological monitoring of the human placenta. In: Clarkson, T.W., Friber, L., Nordberg, G.F., Sager, P.R., editors. Biological monitoring of toxic metals. New York: Plenum, 1988; 567–602. Perera F., Hemminki K., Jedrychowski W., Whyatt R., Campbell U., Hsu Y. In utero DNA damage from environmental pollution is associated with somatic gene mutation in newborns. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2002; (11) 1134–7. Richter J., Hajek Z., Pfeifer I., Subrt P. Relation between concentration of lead, zinc and lysozyme in placentas of women with intrauterine fetal growth retardation. Cent. Eur. J. Public Health 1999;7.(1) 40–42. Sadler T.W. Embriologia lekarska. Med Tour Press International. Warszawa 1993; 96-106. Wier P.J., Miller R.K., Maulik D., and Di Sant’Acnese P. A. Toxicity of cadmium in the perfused human placenta. Toxciol. Appl. Pharmacol.1990; 105, 156–171. Adres do korespondencji: Iwona Kozikowska Instytut Biologii, Zakład Zoologii Kręgowców i Biologii Człowieka Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ul. Podbrzezie 3, 31-054 Kraków email: [email protected] Opiekun naukowy: prof. nadzw. dr hab. Robert Stawarz 167 TOM III.indd 167 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 168 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Kucharczyk EPISTEME 12/2011, t. II s.169-175 ISSN 1895-4421 Wpływ różnicowego napowietrzania na proces fermentacyjny brzeczki w środowisku przemysłowym The effect of differential aeration on the wort fermentation process in an industrial environment Summary: Celem badania było określenie wpływu wstępnego napowietrzania brzeczki na proces fermentacyjny i wybrane fizykochemiczne parametry piwa. Eksperymenty przeprowadzono w środowisku przemysłowym – fermentacja i dojrzewanie w kadziach fermentacyjnych o pojemności 3800 hl. Brzeczkę utleniono sterylnym powietrzem w ilości 7 to 12 mg na 1 dm3. Podczas fermentacji zbadano zmiany w zawartości ekstraktu, alkoholu i innych lotnych składników. Badanie wykazało, że wpływ napowietrzania jest niezbędny w procesie fermentacji piwa. Wraz ze wzrostem utlenienia brzeczki, wzrastała zawartość, m.in. estrów, fuzli, podczas gdy ilość aldehydu octowego spadała. Składniki te miały znaczący wpływ na walory smakowe i końcową jakość piwa. Słowa kluczowe: brzeczka, napowietrzanie, fermentacja, piwo Summary: The aim of the research was to determine the effect of the initial wort aeration on the fermentation process and selected physiochemical parameters of beer. The experiments were performed in an industrial environment – fermentation and maturation in fermentation-tanks with capacity of 3800 hl. The worth was oxygenated with sterile air 7 to 12 mg per dm3. During the fermentation changes in the content of the extract, alcohol and some volatile components have been studied. The research has shown that the impact of aeration is essential for beer fermentation process. The higher wort oxygenation the higher content of, inter alia, esters and fusel alcohols, while the amount of acetaldehyde reduces. These components had a significant impact on the sensory characteristics and final quality of beer. Key words: wort, aeration, fermentation, beer 169 TOM III.indd 169 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Kucharczyk Wstęp Podczas fermentacji drożdże Saccharomyces carlsbergensis tworzą szeroki zakres substancji aromatycznych, które decydują o pełni smakowej piw [Saerens i in. 2008]. Wiele technologicznych czynników, w tym napowietrzanie brzeczki, dozowanie drożdży i temperatura fermentacji ma ważny wpływ na zawartość produktów ubocznych fermentacji a później na smak piwa [Wang i in. 2006]. Decydującymi etapami namnażania drożdży w brzeczce będzie faza adaptacyjna (początkowa) oraz faza wzrostu logarytmicznego. Szybka adaptacja komórek do warunków środowiska i przejście do fazy intensywnego rozmnażania zapewnia optymalny proces fermentacji brzeczki. Właściwe jej napowietrzanie (5 – 10 mg02•dm-3) jest jednym z ważniejszych czynników w życiu komórki drożdżowej, niezbędnym do uzyskania aktywnej biomasy i szybkiej fermentacji, której efektem będzie m.in. synteza nienasyconych kwasów tłuszczowych ściany komórkowej, pobieranie składników odżywczych z brzeczki i wydalanie metabolizmów przemian biochemicznych na poziomie komórkowym [Depraetere i in. 2007; Verbelen i in. 2009; Salmon, 2005]. Celem badań było bliższe określenie wpływu początkowego napowietrzania brzeczki na kinetykę fermentacji i tworzenie wybranych komponentów lotnych. Materiał i metody Przedmiotem badań był proces produkcji piwa w trzech tankofermentorach (ZKT), z których pobierano próby przez 18 dni całego cyklu produkcyjnego. Każdy tankofermentor (A, B, C) został napełniony trzema warkami brzeczki w ilości 1050 hl każda. Brzeczki HG (High Gravity 15,50 Blg) były przygotowane z tej samej partii słodu, w identycznych warunkach technologicznych. Podczas napełniania, brzeczka była napowietrzana z różną intensywnością w poszczególnych tankofermentorach (mg02•dm-3): A (12), B (10) i C (7). Do fermentacji użyto drożdże Saccharomyces carlsbergensis zebrane po drugiej fermentacji (trzeci pasaż) w ilości 7 mln komórek na cm3 brzeczki. Podczas fermentacji i dojrzewania monitorowano ilość komórek drożdżowych w fermentującej brzeczce i piwie oraz procentową zawartość komórek martwych (Nucleocounter firmy Chemometec). Ocenę fizykochemiczną piwa przeprowadzono w analizatorze Alcolyzer Plus firmy Anton Paar. Pomiary obejmowały: ekstrakt pozorny i rzeczywisty, zawartość alkoholu, stopień odfermentowania oraz pH, barwę i gęstość badanej cieczy. Do analizy składu związków lotnych (aldehyd octowy, dwuacetyl, 2,3-pentadion, DMS, estry, alkohole amylowe i sumę alkoholi wyższych) zastosowano chromatografię gazową (chromatograf GC 8000 Fisons Instruments). Zawartość tlenu w fermentującej brzeczce oznaczano metodą elektrochemiczną (metoda Clerck’a) za pomocą urządzenia Metler firmy Toledo. Wyniki i ich omówienie Na ryc. 1 przedstawione są zależności zmian zawartości rozpuszczonego tlenu w brzeczce po napełnieniu tankofermentora. Na podstawie przebiegu wykresu można stwierdzić, że kinetyka zużycia tlenu przez drożdże jest podobna, bez względu na początkowy stopień napowietrzania. 170 TOM III.indd 170 3/9/12 4:49 AM The effect of differential aeration on the wort fermentation process... Ryc. 1 Dynamika zmian zawartości rozpuszczonego tlenu w brzeczce w zależności od stopnia napowietrzania Jednak przy mniejszym natlenieniu brzeczki (7 mg 02 na dm3) po 175 minutach fermentacji stężenie tlenu było minimalne (< 0,2 mg02 na dm3). Przy wyższym początkowym stężeniu tlenu (12 mg 02 na dm3) jego pełne zużycie nastąpiło dopiero po około 250 minutach. Zaobserwowano wpływ napowietrzania na zmiany podstawowych parametrów fermentacji i zawartość wybranych składników lotnych. Poziom dwuacetylu zwiększał się bardzo szybko, w przypadku największego stężenia początkowego tlenu (ryc. 2) w czwartym dniu osiągnął największą wartość spośród badanych tankofermentorów. Natomiast stężenie octanu etylu wzrastało do momentu odbioru drożdży (10 doba procesu). Ryc. 2 Przebieg procesu fermentacji i dojrzewania piwa (tankofermentor A) – dawka tlenu w ilości 12 mg•dm-3 171 TOM III.indd 171 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Kucharczyk W przypadku mniejszej dawki tlenu (ryc. 3) proces fermentacji wydłużył się o 1 dzień. Przyrost drożdży był znacznie mniej dynamiczny. Koncentracja komórek w piątym dniu była na poziomie 35 mln jtk•cm-3. Maksymalny poziom dwuacetylu, rzędu 200 µg•dm-3 stwierdzono w czwartej dobie procesu. Wyższe alkohole przyrastały równomiernie przez cały okres fermentacji i osiągnęły maksymalną zawartość w 8 dniu. Ryc. 3 Przebieg procesu fermentacji i dojrzewania piwa (tankofermentor B) – dawka tlenu w ilości 10 mg•dm-3 W przypadku najmniejszego napowietrzania brzeczki (ryc. 4) można stwierdzić opóźnienie przebiegu procesu aż o dwa dni w stosunku do fermentacji z największym początkowym stężeniem tlenu w fermentującym środowisku. Zawartość dwuacetylu przyrastała wolniej, osiągając maksymalny poziom w szóstym dniu fermentacji. W dalszym etapie procesu następowała stosunkowo szybka jego redukcja w porównaniu do dynamiki jego powstawania. Ze względu na wolniejsze przemiany metaboliczne, drożdże zostały zebrane dopiero w dwunastym dniu od napełnienia zbiornika. Podobnie jak dla ZKT A i B, na dwa dni przed zakończeniem procesu oddzielono pozostałe drożdże i osady pofermentacyjne. Ryc. 4 Przebieg procesu fermentacji i dojrzewania piwa (tankofermentor C) – dawka tlenu w ilości 7 mg•dm-3 172 TOM III.indd 172 3/9/12 4:49 AM The effect of differential aeration on the wort fermentation process... Ryc. 5 przedstawia zmiany zawartości liczby komórek drożdżowych w fermentującej brzeczce i dojrzewającym piwie, w zależności od początkowego napowietrzania tankofermentora. W ciągu pierwszych dni procesu wystąpił szybki wzrost liczby komórek drożdżowych, większy przy zwiększonym napowietrzaniu brzeczki. Brzeczki bardziej natlenione na początku fermentacji charakteryzowały się szybszymi przemianami biochemicznymi. Napowietrzanie w ilości 12 mg02•dm-3 pozwoliło osiągnąć już w czwartym dniu fermentacji koncentrację komórek w ilości 40 mln jtk•cm-3. Po tym okresie rozpoczął się stosunkowo szybki proces ich sedymentacji. W nastawie z dawką tlenu 7 mg02•dm-3 wykazano ograniczoną dynamikę rozmnażania komórek i przyrostu biomasy oraz istotnie wolniejszy proces kłaczkowania, o około jedną dobę. Co więcej, zaobserwowano tendencję do unoszenia się komórek ze stożka do góry zbiornika przed ich odbiorem do tanku drożdżowego. To zjawisko może powodować wzrost wartości pH piwa w wyniku łatwiejszej penetracji produktów autolizy drożdży do roztworu. Na ryc. 2 – 4 zamieszczono zmiany zawartości octanu etylu w odniesieniu do początkowej zawartości tlenu w brzeczce. W nastawie z większą dawką tlenu (12 mg02•dm-3 ) zawartość octanu etylu przyrastała dynamiczniej do końcowej zawartości 20,3 mg•dm-3 i była o około 7 % wyższa od próby standardowej (10 mg02•dm-3). Opisany wpływ napowietrzania na tworzenie estrów, potwierdzają wcześniejsze badania [Riverol i in. 1991; Nakatani i in. 1991]. W przypadku dwuacetylu (ryc. 2 – 4) nie wykazano istotnych różnic w końcowej jego koncentracji. Ryc. 5. Ilość komórek drożdżowych w fermentującej brzeczce i dojrzewającym piwie 173 TOM III.indd 173 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Kucharczyk Wnioski • Początkowy stopień napowietrzania brzeczki miał istotny wpływ na proces namnożenia drożdży i kinetykę fermentacji. Zwiększone napowietrzanie brzeczki (z 10 do 12 mg02• dm-3) przyczyniło się do skrócenia czasu fermentacji o około jedną dobę • Wykazano wyraźny wpływ początkowej ilości tlenu na kształtowanie się zawartości badanych składników lotnych. Zwiększenie dawki tlenu z 10 do 12 mg02•dm-3, przyczyniło się do wzrostu zawartości estrów, a szczególnie octanu etylu oraz zmniejszenia ilości aldehydu octowego o około 20% . • Zwiększona zawartość tlenu w brzeczce nie miała istotnego wpływu na tworzenie alkoholi fuzlowych i wicynalnych diketonów. Literatura Depraetere S., Delvaux F., Schutter D., Wiliams I., Winderockx J. 2007. The influence of wort aeration and yeast preoxygenation on beer stallin processes. Food Chemistry, 107, 242 - 249 Nakatani K., Fukui N., Nagami K., Nishigaki M. 1991. Kinetic Analysis of ester formation during beer fermentation. American Society of Brewing Chemists, ASBC Journal, 4, 152-157 Riverol C., Cooney J. 2007. Estimation of the ester formation during beer fermentation using neural networks. Journal of Food Engineering, 82, 585-588 Saerens S., Verbelen P., Vanbeneden N. 2008. Monitoring the influence of high-gravity brewing and fermentation temperature on flavour formation by analysis of gene expression levels in brewing yeast. Applied genetics and molecular biotechnology, 80, 1039-1051 Salmon J. 2006. Interactions between yeast, oxygen and polyphenols during alcoholic fermentations: practical omplications. LWT , 39, 959-965 Verbelen P., Dekoninck T., Saerens S., Mulders S., Thevelein J., Delvaux F. 2009. Impact of pitching rate on yeast fermentation performance and beer flavour. Microbiol Biotechnol, 82, 155-167 Wang D., Sun J., Zhang W., Jia F., Yang Y., Lin Z., Feng J., Pavlovic M. 2006. Disruption of brewer’s yeast alcohol dehydrogenase II gene and reduction of acetaldehyde content during brewery fermentation. American Society of Brewing Chemists, 4, 195 – 201 Adres do korespondencji: Krzysztof Kucharczyk Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej ul. Balicka 122, 31 – 149 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun Naukowy: Prof. dr hab. inż. Tadeusz Tuszyński 174 TOM III.indd 174 3/9/12 4:49 AM Anna Kuczkowska-Kuźniar Anna Gał Aldona Ciągło Magdalena Czajkowska EPISTEME 12/2011, t. II s.175-179 ISSN 1895-4421 ZAWARTOŚĆ Zn, Cu, Fe i Mg W MIODZIE ORAZ PROPOLISIE POCHODZĄCYCH Z WYBRANYCH PASIEK NA TERENIE POLSKI THE CONTENT OF ZN, CU, FE, AND MG IN HONEY AND PROPOLIS FROM CHOSEN APIARIES IN POLAND Abstrakt: Produkty pszczele nie tylko żywią, ale również leczą. Miód i propolis zawierają wiele cennych składników. Szczególną rolę odgrywają mikro i makroelementy, które pełnią w organizmie zwierząt i człowieka istotną rolę, jako składniki i aktywatory wielu enzymów. Należy jednak pamiętać, iż pierwiastki biogenne w warunkach zwiększonej koncentracji w środowisku mogą stać się toksyczne. Badania dotyczą oceny zawartości Fe, Mg, Zn oraz Cu w miodzie oraz w propolisie i określenia różnic pomiędzy zawartością tych pierwiastków w materiale pochodzącym z różnych pasiek na terenie Polski. Badania wykazały obecność Fe, Mg, Zn, Cu we wszystkich badanych próbkach. Stwierdzono różnice w średnich zawartościach badanych pierwiastków pomiędzy próbkami miodu i propolisu pochodzących z różnych pasiek. Wyższą średnią zawartość wszystkich badanych metali stwierdzono w próbkach propolisu. Słowa kluczowe: propolis, produkty pszczele, miód, pierwiastki biogenne Summary: Honey bee products do not only nourish, but they cure as well. Honey and propolis contain many valuable components. Micro and macronutrients are very important, because they perform essential role as components and activators of many enzymes in animals and human. On the other hand biogenic elements can be toxic in enlarged concentrations in the environment. The aim of the present study was to estimate concentrations of Fe, Mg, Zn and Cu in honey and propolis, coming from different apiaries in Poland. All of the studied metals occurred in higher concentrations in propolis comparing to honey. The differences concerning metal concentrations that occurred between propolis and honey were statistically significant. Key words: proplis, bee’s products, honey, biogenic elements 175 TOM III.indd 175 3/9/12 4:49 AM Anna Kuczkowska-Kuźniar, Anna Gał, Aldona Ciągło, Magdalena Czajkowska Wstęp Pszczelarstwo w Polsce cieszy się duża aprobatą społeczeństwa ze względu na niezwykle pożyteczne właściwości produktów pszczelich, które wykorzystywane są powszechnie w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym jak i kosmetycznym [Kalinowski 1988; Podgórski 2004]. Miód jest uważany jako produkt naturalny i zdrowy, który zawiera wiele cennych składników, takich jak enzymy i substancje chemiczne o działaniu przeciw drobnoustrojowym. Miód zawiera szereg składników, które łączą się z wolnymi rodnikami unieszkodliwiając je. [Bornus 1986; Kędzia 1998; Kisała 2009;]. Miód reguluje siły zarówno fizyczne jak i psychiczne, wspomaga układ immunologiczny, działa odtruwająco przy nadużyciu kawy i alkoholu. Po jego spożyciu wzrasta w organizmie poziom serotoniny czyli hormonu szczęścia. [ Żółty 2009]. Silne właściwości bakteriobójcze oraz bakteriostatyczne posiada również propolis. Kit pszczeli zawiera wiele cennych mikro i makroelementów, które tworzą wraz z witaminami, proteinami i glikozydami cenny produkt odżywczy dla naszego organizmu. Dzięki swym leczniczym właściwościom łagodzi rozdrażnienia nerwowe i stany zapalne, poprawia pamięć, sprawność fizyczna i samopoczucie. Zmieszany z miodem jest dobrym środkiem w leczeniu astmy [Żółty 2009]. Pierwiastki biogenne, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów, w warunkach zwiększonej koncentracji w środowisku mogą stać się toksyczne. Dlatego trudno jest nieraz określić przedziały pomiędzy ich zawartościami pożytecznymi a nadmiernymi. Badania z zakresu ekotoksykologii bazują na pomiarach zawartości metali ksenobiotycznych (np. Hg, Cd, Pb) i metali biogennych takich jak cynk, miedź, żelazo i magnez [Hoffel 1985; Hoffel 1985 Hoffel 1985Kabata-Pendias 1993; Podgórski 2004]. Celem niniejszych badań była ocena zawartości i różnic występowania miedzi, cynku żelaza i magnezu w miodzie i propolisie pochodzących z różnych pasiek na terenie Polski. Materiał i metody Próbki produktów pszczelich pochodziły z czterech pasiek znajdujących się w Rudawce i Tarnawcach w województwie podkarpackim, w Wodzisławiu w województwie świętokrzyskim oraz w Podszklu w województwie małopolskim. Do badań pobrano po 10 jednogramowych prób miodu oraz propolisu z każdej pasieki. Materiał pobrany został w okresie wiosennym. Zawartość Fe, Zn, Cu i Mg oznaczono za pomocą atomowej spektrofotometrii absorpcyjnej techniką płomieniową (FAAS). Zawartość pierwiastków oznaczana była w suchej masie badanego materiału, który poddany został mineralizacji na mokro w stężonym kwasie azotowym, w temperaturze 90°C. Do każdej serii mineralizowanych próbek wykonywano tzw. „próbę ślepą”. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej z zastosowaniem jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA. Wyniki Analiza ilościowa badanych metali w zebranych próbach wykazała że zawartość ich \w miodzie i propolisie w poszczególnych pasiekach była zróżnicowana (Tabela 1i 2). Najwyższe zawartości cynku stwierdzono w próbkach miodu (0,29 ± 0,02 mg • 100 g-1) i propolisu (4,33 ± 0,59 mg • 100 g-1) pobranych z pasieki w Wodzisławiu w województwie świętokrzyskim, natomiast najniższe wartości stwierdzono w miodzie (0,10 ± 0,02 mg • 100 g-1 ) oraz propolisie (1,52 ± 0,23 mg • 100 g-1) pochodzącym z województwa podkarpackiego z pasieki w Rudawce. Różnice istotne statystycznie w zawartości cynku w miodzie odnotowano pomiędzy próbkami pobranymi w: Rudawce i Tarnawcach (p= 0,000); Rudawce i Wodzisławiu (p= 0,000); Wodzisławiu i Podszklu (p= 0,028). 176 TOM III.indd 176 3/9/12 4:49 AM Zawartość Zn, Cu, Fe i Mg w miodzie oraz propolisie... W przypadku propolisu różnice istotne statystycznie w zawartości cynku w próbkach propolisu odnotowano pomiędzy próbkami pochodzącymi z pasieki w: Wodzisławiu i Tarnawcach (p= 0,003); Rudawce i Wodzisławiu (p= 0,000); Rudawce i Podszklu (p= 0,005). W przypadku miedzi najwyższe zawartości w miodzie (0,08 ± 0,01 mg • 100 g-1) stwierdzono w województwie podkarpackim w miejscowości Rudawka, natomiast najwyższe zawartości w propolisie (0,57 ± 0,07 mg • 100 g-1) stwierdzono w materiale pobranym z pasieki w Podszklu. Najniższe zawartości Cu zarówno w miodzie (0,04 ± 0,01 mg • 100 g-1) jak i w propolisie (0,37 ± 0,10 mg • 100 g-1) pobranym z województwa świętokrzyskiego z pasieki w Wodzisławiu. Różnice istotne statystycznie w zawartości miedzi w miodzie odnotowano pomiędzy próbkami pobranymi z : Tarnawiec i Rudawki (p=0,028); Rudawki i Wodzisławia (p= 0,000); Podszkla i Wodzisławia (p= 0,000). W przypadku propolisu różnice istotne statystycznie stwierdzono w próbkach pobranych z pasieki w Tarnawcach i Wodzisławiu (p= 0,015) oraz Wodzisławiu i Podszklu (p= 0,002). W przypadku magnezu najwyższe średnie zawartości tego pierwiastka w miodzie (3,75 ± 0,19 mg • 100 g-1) jak i w propolisie (13,74 ± 0,78 mg • 100 g-1) stwierdzono w pasiece w województwie małopolskim w miejscowości Rudawka. Najniższe zawartości badanego pierwiastka zanotowano w miodzie (1,15 ± 0,04 mg • 100 g-1) w Wodzisławiu oraz w propolisie (1,27 ± 0,31 mg • 100 g-1) w Rudawce w województwie podkarpackim. Różnice istotne statystycznie w zawartości magnezu w miodzie odnotowano pomiędzy próbkami pobranymi w: Tarnawcach i Wodzisławiu (p= 0,012); Tarnawcach i Podszklu (p=0,047); Rudawce i Wodzisławiu (p= 0,047); Rudawce i Podszklu (p=0,012); Wodzisławiu i Podszklu (p= 0,000). Najwyższe wartości żelaza stwierdzono w miodzie (1,64 ± 0,05 mg • 100 g-1) oraz w propolisie (13,99 ± 0,52 mg • 100 g-1) pochodzącym z pasieki w województwie podkarpackim w miejscowości Tarnawce. Najmniej żelaza zawierały próbki miodu ( 1,23 ± 0,01 mg • 100 g-1) z pasieki w Podszklu oraz próbki propolisu ( 4,42 ± 0,52 mg • 100 g-1) pochodzące z pasieki w Rudawce. W przypadku żelaza różnice istotne statystycznie odnotowano pomiędzy próbkami miodu pochodzącymi z pasieki w: Tarnawcach i Wodzisławiu (p=0,000); Tarnawcach i Podszklu (p= 0,000); Rudawce i Podszklu (p=0,002) oraz próbkami propolisu pochodzącymi z : Tarnawiec i Rudawki (p=0,000); Tarnawiec i Wodzisławia (p= 0,004); Rudawki i Podszkla (p= 0,015). Badano korelacje pomiędzy oznaczonymi zawartościami poszczególnych metali w badanych produktach pszczelich. Analiza statystyczna wykazała dodatnie korelacje między cynkiem a miedzią w miodzie ( r2= 0,346; p= 0,000) oraz w propolisie ( r2= 0,178; p=0,007). Dodatnie korelacje wykazano również pomiędzy cynkiem a magnezem w miodzie (r2= 0,145; p= 0,015) oraz w propolisie ( r2= 0,223; p= 0,002). W miodzie dodatkowo stwierdzono korelacje dodatnie pomiędzy miedzią a magnezem (r2= 0,407; p= 0,000). W każdym z przypadków były to korelacje słabe. Parametry Tarnawce Rudawka Wodzisław Podszkle Cynk 2,24 ± 0,07 1,52 ± 0,23 4,33 ± 0,59 2,64 ± 0,47 Magnez 5,13 ± 0,52 1,27 ± 0,31 8,49 ± 0,34 13,74 ± 0,78 Miedź 0,54 ± 0,17 0,52 ± 0,09 0,37 ± 0,10 0,57 ± 0,07 Żelazo 13,99 ± 0,52 4,42 ± 0,52 5,51 ± 0,50 5,78 ± 0,33 Tab. 1. Zawartość Mg, Zn, Fe i Cu (mg • 100 g-1) w propolisie pochodzącym z różnych pasiek na terenie Polski 177 TOM III.indd 177 3/9/12 4:49 AM Anna Kuczkowska-Kuźniar, Anna Gał, Aldona Ciągło, Magdalena Czajkowska Parametry Tarnawce Rudawka Wodzisław Podszkle Cynk 0,28 ± 0,07 0,10 ± 0,02 0,29 ± 0,02 0,19 ± 0,05 Magnez 2,38 ± 0,10 2,30 ± 0,10 1,15 ± 0,04 3,75 ± 0,19 Miedź 0,05 ± 0,01 0,08 ± 0,01 0,04 ± 0,01 0,08 ± 0,02 Żelazo 1,64 ± 0,05 1,51 ± 0,08 1,29 ± 0,05 1,23 ± 0,01 Tab. 2. Zawartość Mg, Zn, Fe i Cu w miodzie (mg • 100 g-1) pochodzącym z różnych pasiek na terenie Polski Dyskusja Miód jest produktem spożywczym o dużej wartości odżywczej i leczniczej, ponieważ zawiera wiele cennych składników, w tym makro- i mikroelementy. Zawartość składników mineralnych uzależniona jest od rodzaju miodu, okresu zbioru oraz od rejonu jego pochodzenia [Podgórski 2004, Grembecka i wsp. 2007]. Wyniki uzyskane w badaniach własnych wskazują na dopuszczalną zawartość badanych metali w miodzie i w propolisie wg PN 88/A-77626. Zbliżone wyniki odnośnie zawartości badanych pierwiastków w propolisie uzyskał Perużyński [2003], który wskazywał na średnią zawartość Cu 0,49 mg • 100 g-1 propolisu, Zn 1,18 mg • 100 g-1 propolisu oraz Fe 3,04 mg • 100 g-1 propolisu. W badaniach własnych zawartość cynku w badanym miodzie waha się w przedziale od 0,10 do 0,29 mg • 100 g-1 produktu natomiast w propolisie od 1,51 do 4,33 mg • 100 g-1 produktu. Uzyskane wyniki są niższe niż dopuszczalne maksymalne wartości określone w PN 88/A-77626. Zawartość miedzi w miodzie wynosiła od 0,04 do 0,08 mg • 100 g-1 produktu, natomiast w przypadku propolisu zawartość miedzi wahała się od 0.37 do 0,57 mg • 100 g-1 propolisu. W porównaniu z PN [1988] zawartość miedzi można określić jako bardzo niską. W próbkach miodu zawartość magnezu mieściła się w przedziale 1,15 – 3,75 mg • 100 g-1 produktu. W propolisie odnotowano od 1,27 do 13,74 mg • 100 g-1 produktu. Według Kunachowicz i wsp. [2005] zawartość magnezu w miodach powinna wynosić około 5 mg/100 g tego produktu, natomiast Suoci i wsp. [2002] podają uśrednioną zawartość magnezu na poziomie 1,7 mg/100 mg • 100 g-1, co jest wartością zbliżoną do uzyskanych w niniejszej pracy. Zawartość żelaza wahała się od 1,23 do 1,64 mg • 100 g-1 miodu oraz od 4,42 do 13,98 mg • 100 g-1 w propolisie. Są to wyniki zbliżone do tych, które są uzyskiwane przez naukowców. Niemieckie tabele składu i wartości odżywczej żywności [Suoci i in. 2002] podają uśrednioną dla całej puli miodu zawartość żelaza – 1,3 mg • 100 g-1 produktu rynkowego, co nieznacznie się różni wyników trzymanych w niniejszej pracy. Kunachowicz i wsp. [2005] stwierdzili, że zawartość żelaza miodach naturalnych wynosi przeciętnie 0,9 mg • 100 g-1. Wnioski • Stwierdzono obecność badanych pierwiastków biogennych (Fe, Cu, Zn, Mg,) we wszystkich badanych próbach propolisu i miodu. • Wyższą zawartość wszystkich badanych pierwiastków odnotowano w próbach propolisu. • Najwyższe średnie zawartości cynku zarówno w miodzie jak i w propolisie odnotowano w próbkach pochodzących z pasieki w Wodzisławiu. 178 TOM III.indd 178 3/9/12 4:49 AM Zawartość Zn, Cu, Fe i Mg w miodzie oraz propolisie... • W pasiece w Podszklu stwierdzono najwyższą zawartość magnezu w miodzie i w propolisie oraz miedzi w propolisie. • W Tarnawcach stwierdzono najwyższe zawartości żelaza w próbkach miodu oraz propolisu. • W pasiece w Rudawce odnotowano najwyższą średnia zawartość miedzi w miodzie. • Wykazano słabe dodatnie korelacje w miodzie między Zn/Cu, Zn/Mg, Cu/Mg. • Słabe dodatnie korelacje w propolisie stwierdzono pomiędzy Zn/Mg. Literatura Bornus L. 1986. Miód pszczeli - od producenta do konsumenta. PWRiL Poznań. Hoffel I. 1985. Schwermetallen in Bienen und Bienenproducten. Apidologie, 16, 196. Grembecka M., Hendożko E., Szefer P. 2007. Zawartość żelaza i magnezu w wybranych gatunkach miodów pszczelich. BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. – XL, 4: 325 – 328. Kabata-Pednias A., Pendias H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydawnictwo naukowe PWN Warszawa. Kalinowski J. 1988. ABC pszczelarza Państwowe wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Kędzia B., Hołderna-Kędzia E. 1998. Leczenie miodem. Polski Związek Pszczelarstwa. Warszawa. Kisała J. Dżugan M. 2009. Wpływ stanu środowiska i sposobu utrzymania pszczół na jakość miodu. Polskie Towarzystwo Gleboznawcze, Oddział w Rzeszowie, Zesz. Nauk., zesz. 11: 115−120. Kunachowicz H., Nadolna I., Przygoda B., Iwanow K. 2005. Tabele składu i wartości odżywczej żywności. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa. Perużyński Grzegorz. 2003. Zawartość metali ciężkich w ciałach pszczół i wybranych produktach pszczelich z północno-zachodniej części woj. Zachodnio-pomorskiego. Materiały z XL Naukowej Konferencji Pszczelarskiej, Puławy: 19-20. Podgórski W., Kanoniuk D. 2004. Miód jako wskaźnik zawartości metali ciężkich w środowisku. Sectioe XXII, 48: 359−365. Polska Norma PN-88/A-77626. „Miód pszczeli”. Dziennik Norm i Miar nr 8/1988, poz. 19, Wyd. Normaliz. „ALFA”. Souci S.W., Fachmann H. Kraut H. 2002. Food Composition and Nutrition Tables. Medpharm Scientific Publishers, Stuttgart 20. Żółty G. 2009. Produkty pszczele i ich zagrożenie ze strony Varroa Destructor. Materiał Jubileuszowej V Ogólnopolskiej Młodzieżowej Konferencji Naukowej: 88-90. Adres do korespondencji: Anna Kuczkowska-Kuźniar Wydział Geograficzno-Biologiczny, Zakład Zoologii Kręgowców i Biologii Człowieka Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Grzegorz Formicki 179 TOM III.indd 179 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 180 3/9/12 4:49 AM Anna Mścichowska Alicja Macko-Podgórni Ewa Grzebelus Dariusz Grzebelus EPISTEME 12/2011, t. II s.181-186 ISSN 1895-4421 Lokalizacja przycentromerowej sondy BAC na chromosomach marchwi (Daucus carota L.) przy wykorzystaniu fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ Localization of pericentomeric BAC probe on the carrot (Daucus carota L.) chromosomes using fluorescent in situ hybridization Abstrakt: Marchew posiada 9 par chromosomów charakteryzujących się podobną morfologią i zbliżoną wielkością (2-4µm), co utrudnia ich rozróżnienie metodami cytogenetyki klasycznej oraz na drodze barwienia prążkowego. W takich przypadkach, dobrym narzędziem identyfikacji chromosomów jest opracowanie markerów cytogenetycznych oraz ich lokalizacja za pomocą fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH). Przeprowadzone badania polegały na lokalizacji w chromosomach marchwi sondy, przygotowanej w oparciu o klon pochodzący z genomowej biblioteki BAC, którą przygotowano dla linii wsobnej marchwi B8503. Klon BAC został zidentyfikowany, ponieważ posiadał insercje elementu DcMaster o długości 4855 bp. Sygnały hybrydyzacji występowały w rejonach przycentromerowych, a także w obrębie przewężenia wtórnego. Uwzględniając rozmieszczenie sygnałów hybrydyzacji wykorzystanej sondy, zidentyfikowano pary chromosomów homologicznych oraz przygotowano kariotyp. Słowa kluczowe: Daucus carota, BAC, fluorescencyjna hybrydyzacja in situ Summary: Carrot chromosomes are small (2-4μm) and poorly differentiated in size and morphology, which causes difficulties to their distinguish by the classical and staining cytogenetic methods. In such cases, a useful tool to identify chromosomes is the develop cytogenetic markers and their localization on chromosomes using fluorescent in situ hybridization (FISH). This studies included the localization on the carrot chromosomes the BAC probe prepared from the carrot genomic BAC library.BAC clone was identified because it had an insertion in length 4855 bp from the DcMaster element. Hybridization signals were observed in pericentomeric regions and also within the secondary constriction. The use of this probe allowed to (1) discrimination of homologous chromosome pairs and to construct of putative carrot karyotype. Key words: Daucus carota, BAC, fluorescence in situ hybridization 181 TOM III.indd 181 3/9/12 4:49 AM Anna Mścichowska, Alicja Macko-Podgórni, Ewa Grzebelus, Dariusz Grzebelus Wstęp Podstawowym celem badań cytogenetycznych jest analiza kariotypu, czyli opis kompleksu chromosomowego organizmu, uwzględniający morfologię i budowę poszczególnych chromosomów. Tradycyjne metody analizy kariotypu polegają na analizie morfologii chromosomów traktowanych kilkoma powszechnie używanymi barwnikami, jednak barwienie tego typu daje niezależnie od użytego barwnika efekt jednolitego wybarwienia chromosomów na całej ich długości, co utrudnia identyfikację podobnych morfologicznie chromosomów. Istotnym postępem w badaniach chromosomów było wprowadzenie tzw. barwienia różnicowego, w którym ujawniane są poprzeczne prążki wzdłuż chromosomów. Jednak dla gatunków, o małych chromosomach wzór prążkowy jest słabo różnicujący i nie pozwala na identyfikację chromosomów [Małuszyńska 2007]. Skuteczną techniką identyfikacji małych i morfologicznie podobnych chromosomów jest fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH) – metoda cytogenetyki molekularnej. Technika ta, polega na łączeniu specyficznie wyznakowanej sondy z DNA jądrowym będącym elementem preparatu mikroskopowego. Jako sondy wykorzystywane są zarówno sekwencje kodują i niekodujące. Warunkiem jest jednak odpowiednio duża liczba powtórzeń sekwencji w jednym miejscu genomu, dzięki czemu sonda hybrydyzuje ze stosunkowo długim odcinkiem chromosomu i możliwa staje się wizualizacja miejsca hybrydyzacji. Zaletą tej metody jest możliwość stosowanie kilku sond jednocześnie. Pierwszymi sekwencjami użytymi do hybrydyzacji in situ były geny rRNA. Wykorzystanie 18S·26S rDNA i 5S rDNA pozwoliło zlokalizować geny rRNA w chromosomach i jądrach interfazowych wielu gatunków roślin [Ansari i in. 1999, Hasterok i in. 2006, Wolny i in. 2010]. Powszechnie wykorzystywanymi markerami cytogenetycznymi są także wysoce konserwatywne sekwencje telomerowe [Fuchs i in. 1995]. Istotną cześć genomu stanowią sekwencje powtórkowe występujące w układzie rozproszonym, a wśród nich (retro)transpozony i mikrosatelity. Retrotranspozony i transpozony zlokalizowano m. in. w chromosomach jęczmienia [Suoniemi i in. 1996] i buraka cukrowego [Schmidt i in. 1995]. Sekwencje mikrosatelitarne, mimo rozproszonego charakteru wykazują tendencje do kumulacji w rejonach okołocentromerowych [Gindullis i in. 2001]. Dobrym źródłem sond do FISH są klony BAC (sztuczne chromosomy bakteryjne) ponieważ, zawierają duże inserty genomowego DNA obejmującego zarówno sekwencje unikatowe jak i powtórzone. Dostępność biblioteki BAC umożliwia wyodrębnienie sond specyficznych chromosomowo CSCDM (Chromosome Specific Cytogenetic DNA Markers), które hybrydyzują punktowo do jednej lub więcej par chromosomów [Dong i in. 2000]. Marchew (2n=18) jest gatunkiem diploidalnym posiadającym małe i podobne morfologicznych chromosomy, co powoduje poważne trudności w ich identyfikacji metodami barwienia klasycznego i prążkowego. Genom marchwi stanowią w 40% sekwencje repetytywne. Tak, więc skuteczna identyfikacji chromosomów tego gatunku może się odbyć przez opracowanie markerów cytogenetycznych na bazie sekwencji powtarzalnych oraz ich lokalizacja w chromosomach na drodze FISH. Sekwencje powtórkowe, których wzór hybrydyzacji pozwoliłby zidentyfikować chromosomy marchwi są wciąż przedmiotem poszukiwań naukowców. Przeprowadzone badania miały na celu zlokalizowanie w chromosomach marchwi sondy przygotowanej na bazie klonu BAC pochodzącego z genomowej biblioteki Daucus carota [Cavagnaro i in. 2009]. Oceniono także przydatności wzoru hybrydyzacji sondy w identyfikacji chromosomów. 182 TOM III.indd 182 3/9/12 4:49 AM Lokalizacja przycentromerowej sondy BAC na chromosomach marchwi... Materiał i metody Klon BAC wykorzystany do przygotowania sondy pochodził z biblioteki genomowej marchwi otrzymanej dla linii wsobnej B8503 [Cavagnaro i in. 2009] i został zidentyfikowany, ponieważ posiadał insercję elementu DcMaster o długości 4855 bp. Dokładna długość sekwencji badanego klonu nie jest znana, ale średnia długości klonów z tej biblioteki wynosi 121 kb. Klon nie został jeszcze zsekwencjonowany. Sondę znakowano pośrednio w reakcji nick-translacji zgodnie instrukcją producenta, jako znacznik wykorzystano digoksygeninę. Następnie, sondę oczyszczano z pozostałości wyznakowanych niewłączonych nukleotydów za pomocą komercyjnych kolumn zawierających złoże z Sephadex-u G-50 (Roche Diagnostics). Preparaty cytologiczne wykonywano ze stożków wzrostu marchwi odmiany ‘Dolanka’ metodą enzymatyczną. Do maceracji merystemów korzeniowych wykorzystano mieszaninę enzymów w składzie: 4% celulaza Onozuka R10 (Serva) i 2% pektoliaza Y23 (Duchefa) [Pląder i in. 1998]. Denaturację sondy i DNA jądrowego przeprowadzano oddzielnie. Do detekcji miejsc hybrydyzacji wykorzystano 2µg/mL roztwór przeciwciała antydigoksygeniny (Roche Diagnostics) sprzężonego z fluoresceiną, wg instrukcji Dong i in. [2000]. Dla podbarwienia chromosomów i jąder interfazowych użyto roztworu DAPI (4´,6-diamidino-2-phenylinole, 1 mg/1 mL). Do wizualizacji miejsc hybrydyzacji wykorzystano mikroskop fluorescencyjny AxioImager M2 (Zeiss), natomiast do archiwizacji obrazu posłużył program Case Data Manager 6.0 (ASI), przy pomocy którego dokonano pomiaru długości chromosomów 6 płytek metafazowych. Po zastosowaniu do FISH sondy przygotowanej na bazie klonu BAC, którego poza informacją o insercji elementu DcMaster skład nukleotydowym nie jest poznany, zaobserwowano pozytywny wynik hybrydyzacji w postaci świecących sygnałów fluorescencji w chromosomach marchwi. Miejsca hybrydyzacji występowały na wszystkich chromosomach (ryc. 1b) w rejonach heterochromatyny przycentromerowej (ryc. 1a). Dodatkowo, sygnały hybrydyzacji zaobserwowano także w rejonie przewężenia wtórnego. Miejsca hybrydyzacji widoczne były w postaci wyraźnych klastrów i punktów. Dla pary chromosomów zawierającej organizator jąderka (SAT - chromosom) sygnał hybrydyzacji tworzył blok na dużej powierzchni chromosomów. Sygnały hybrydyzacji o dużym rozmiarze zaobserwowano także dla czwartej pary chromosomów. Dla drugiej, trzeciej, ósmej i dziewiątej pary chromosomów miejsca hybrydyzacji występowały w postaci dwóch punktów: powyżej i poniżej centromeru. Natomiast, dla pary piątej, szóstej i siódmej sygnały wystąpiły jako jeden wyraźnie widoczny punkt w rejonie centromeru (ryc1 b, d). Uwzględniając powtarzalny wzór hybrydyzacji sondy BAC zidentyfikowano pary chromosomów homologicznych. Całkowita średnia długość chromosomów dla wykorzystanych do analizy 6 płytek metafazowych wyniosła 67±6µm, przy średniej długości chromosomów 3-6µm. 183 TOM III.indd 183 3/9/12 4:49 AM Anna Mścichowska, Alicja Macko-Podgórni, Ewa Grzebelus, Dariusz Grzebelus Ryc. 1. Lokalizacja przycentromerowej sondy BAC na chromosomach marchwi przy wykorzystaniu fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ. (a) Chromosomy metafazowe marchwi bawione DAPI; (b) Wynik hybrydyzacji sondy BAC znakowanej digoksygeniną i wykrywanej za pomocą przeciwciała anty-dig połączonego z fluoresceiną (zielona fluorescencja). (c) Sygnały hybrydyzacji sondy BAC na chromosomach marchwi barwionych DAPI; (d) Kariotyp przygotowany w oparciu lokalizację sondy BAC. Czerwone strzałki (a, c) wskazują parę chromosomów z satelitą. Dyskusja Identyfikacja chromosomów jest podstawą w badaniach cytogenetycznych, szczególnie u gatunków z małymi i słabo zróżnicowanymi chromosomami. Znajomość kariotypu jest ważna z punktu widzenia hodowli nowych odmian lub ulepszania istniejących, ma także znaczenie w analizach filogenetycznych [Małuszyńska 2007]. W niniejszej pracy do hybrydyzacji wykorzystano sondę przygotowaną w oparciu o klon BAC pochodzący z genomowej biblioteki marchwi [Cavagnaro i in. 2009]. Poza informacją o insercji elementu DcMaster jego sekwencja nukleotydowa jest nieznana. Transpozony DcMaster należą do nadrodziny PIF/Harbinger (klasaII) i charakteryzują są równomiernym rozmieszczone w całym genomie marchwi [Grzebelus i in. 2007]. Natomiast, w wyniku przeprowadzonej hybrydyzacji, sygnały zaobserwowano w rejonach przycentomerowych, a także w obrębie satelity. Jak podaje Heslop-Harrison [2000] heterochromatyna okołocentromerowa jest bogata w retroelementy oraz mikrosatelity. Zatem, uzyskany wynik może świadczyć, że w skład klonu BAC oprócz elementu DcMaster wchodzą inne (retro) transpozony lub/i sekwencje mikrosatelitarne. Sekwencje mikrosatelitarne i retrotranspozony kumulujące się wokół centromerów zidentyfikowano u pomidora [Yang i in. 2005, Chang i in. 2008]. Podobnie, dla ryżu, kukurydzy i rzepy scharakteryzowano specyficznych retrotranspozony w rejonach przycentromerowych [Cheng i in. 2002, Zhong i in. 2002, Lim i in. 2007]. Dodatkowo, u Brassica rapa sygnały hybrydyzacji sondy kumulujące się wokół centromerów wystąpiły, podobnie jak w naszym przypadku, w rejonach przewężenia wtórnego. Lim i in. [2007] sugeruje, że obecność sygnałów w obrębie satelity, wynika z faktu wystąpienia zdegenerowanych fragmentów 45SrDNA w obrębie klonu BAC, na bazie którego przygotowano sondę. Powtarzalny wzór hybrydyzacji po zastosowaniu sondy BAC umożliwił identyfikację chromosomów homologicznych marchwi oraz przygotowanie kariotypu. Otrzymane wyniki posłużą do dalszych prac z zakresu cytogenetyki tego ważnego gospodarczo warzywa. 184 TOM III.indd 184 3/9/12 4:49 AM Lokalizacja przycentromerowej sondy BAC na chromosomach marchwi... Wnioski • Klon BAC wykorzystany do przygotowania sondy do FISH, oprócz elementu DcMaster może zawierać retroelementy lub/i sekwencje mikrosatelitarne, które mają tendencję do kumulacji w rejonach przycentromerowych. • Uzyskany wzór hybrydyzacji sondy BAC pozwolił na identyfikację par chromosomów homologicznych oraz przygotowanie kariotypu. Literatura Ansari H. A., Ellison N. W., Reader S. M., Badaeva E. D., Friebe T. E., Miller T. E., Williams W.M. 1999. Molecular cytogenetic organization of 5S and 18S-26S rDNA loci in white clover (Trifolium repens L.) and related species. Annals of Botany, 83: 199-206. Chang S. B., Yang T.J., Datema E., van Vugt J., Vosman B., Kuipers A., Meznikova M., Szinay D., Lankhorst R. K., Jacobsen E. 2008. FISH mapping and molecular organization of the major repetitive sequences of tomato. Chromosome Research, 16: 919-933. Cheng Z., Dong F., Langdon T., Ouyang S., Buell R., Gu M., Blattner F. R., Jiang J. 2002. Functional rice centromeres are marked by a satellite repeat and a centromere-specific retrotransposon. The Plant Cell, 14: 1691-1704. Cavagnaro P.F., Chung S.M., Szklarczyk M., Grzebelus D., Senalik D., Atkins A.E., Simon P.W., 2009. Characterization of a deep-coverage carrot (Daucus carota L.) BAC library and initial analysis of BAC-end sequences. Molecular Genetics Genomics, 281: 273-288. Dong F., Song J., Naess S.K., Helgeson J.P., Gebhardt G., Jiang J. 2000. Development and applications of a set of chromosome specific cytogenetic DNA markers in potato. Theor. Appl. Genet., 101: 1001-1007. Fuchs J., Brandes A., Schubert I. 1995. Telomere sequence localization and karyotype evolution in higher plants. Plant Systematics and Evolution, 196: 227-241. Gindullis F., Desel Ch., Galass I. 2001. The large-scale organization of the centromeric region in Beta species. Genome Res., 11: 253-265. Grzebelus D., Jagosz B., Simon P.W. 2007. The DcMaster Transposon Display maps polymorphic insertion sites in the carrot (Daucus carota L.) genome. Gene, 390: 67-74. Hasterok R., Wolny E., Hosiawa M., Kowalczyk M., Kulak-Książczyk S., Książczyk T., Heneen W., Małuszyńska J. 2006. Comparative analysis of rDNA distribution in chromosomes of various species of Brassicaceae. Annals of Botany, 97: 205–216. Heslop- Harrison. J. S. 2000. Comparative genome organization in plants from sequence and markers to chromatin and chromosomes. Plant Cell, 12(5): 617–636. Iovene M., Grzebelus E., Carputo D., Jiang J, Simon P.W. 2008. Major cytogenetic landmarkers and katyotype analysis in Daucus carota and other Apiaceae. American Journal of Botany, 95: 793-804 Lim K. B., Yang T. J., Hwang Y.J., Kim J. S., Park J.Y., Kwon S. J., Kim J. A., Choi B. S., Lim M. H., Jin M., Kim H. I., de Jong H., Bancroft I., Lim Y. P., Park B. S. 2007. Characterization of the centromere and peri-centromere retrotransposons in Brassica rapa and their distribution in related Brassica species. The Plant Journal, 49: 173–183. 185 TOM III.indd 185 3/9/12 4:49 AM Anna Mścichowska, Alicja Macko-Podgórni, Ewa Grzebelus, Dariusz Grzebelus Małuszyńska J. 2007. Zobaczyć gen, chromosom i genom - czyli badania cytogenetyki molekularnej. Nauka, 4: 107-115. Pląder W., Hoshi Y., Malepszy S. 1998. Sequential fluorescent staining with CMA and DAPI for somatic chromosome identification in cucumber (Cucumus sativus L.). J Appl Genet., 39: 249-258. Schmidt T., Kubis S., Hesslop-Harrison J. S. 1995. Analysis and chromosomal localization of retrotransposons in sugar beet (Beta vulgaris L.): LINEs and Ty1-copia-like elements as major components of the genome. Chromosome Research, 3: 335-345. Schrader O., Ahne R., Fuchs J. 2003. Karyotype analysis of Daucus carota L. using Giemsa C-Banding and FISH of 5S and 18S/25S rRNA specific genes. Caryologia, 56: 149-154. Simon P.W. 1984. Carrot Gentics. Plant Molecular Biology Reporter, 2(3): 54-63. Suoniemi A., Anamthawat-Jónsson K., Arna T., Schulman A.H.,1996. Retrotransposon BARE-1 is a major, dispersed component of the barley (Hordeum vulgare L.) genome. Plant Molecular Biology, 30: 1321-1329. Yang T. J., Lee S., Chang S. B., Yu Y., de Jong H., Wing R. A. 2005. In-depth sequence analysis of the tomato chromosome 12 centromeric region: identification of a large CAA block and characterization of pericentromere retrotranposons. Chromosoma, 114, 103-117. Zhong C. X., Marshall J. B., Topp Ch., Mroczek R., Kato A., Nagaki K., Birchler J. A., Jiang J., Dawe R. K. 2002. Centromeric retroelements and satellites interact with maize kinetochore protein CENH3. The Plant Cell, 14: 2825-2836. Wolny E., Leśniewska K., Hasterok R., Langdon T. 2010. Compact genomes and complex evolution in the genus Brachypodium. Chromosoma , doi:… Adres dla korespondencji: Anna Mścichowska Katedra Genetyki, Hodowli i Nasiennictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie al. 29 Listopada 54, 31-425 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Dariusz Grzebelus 186 TOM III.indd 186 3/9/12 4:49 AM Rafał Ogórek EPISTEME 12/2011, t. II s.187-194 ISSN 1895-4421 ANALIZA MIKOLOGICZNA POWIETRZA WYBRANYCH POMIESZCZEŃ UŻYTKU PUBLICZNEGO The mycological analysis of air in selected public rooms Abstrakt: Celem przeprowadzonych badań było określenie stopnia zanieczyszczenia mikologicznego powietrza wybranych pomieszczeń, jednej z wrocławskich uczelni wyższych. Analizę powietrza przeprowadzono metodą zderzeniową (aparat Air Ideal 3P) z użyciem podłoża hodowlanego PDA. Szalki inkubowano w warunkach temperatury pokojowej (22 oC) a identyfikacje gatunkową grzybów przeprowadzono w oparciu o obserwacje makro- i mikroskopowe wyrosłych na podłożach kolonii oraz o ogólnie przyjęte metody stosowane w laboratoriach mikologicznych. Na podstawie analizy wyników z przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono, że zanieczyszczenie mikologiczne powietrza w badanych pomieszczeniach było zróżnicowane pod względem składu gatunkowego grzybów oraz ilości jednostek tworzących kolnie (od 36 do 295 CFU/m3). Słowa kluczowe: grzyby, zanieczyszczenia powietrza, budynki użytku publicznego Summary: The aim of the study was to determine the degree of mycological pollution of the air in selected rooms of one of the Wroclaw universities. The analysis was performed by air collision method, using air IDEAL 3P camera and PDA culture medium. Petri dishes were incubated at 22 ° C and the identification of species of fungi was based on observations of macro- and microscopic colonies grown on substrates and on generally accepted methods used in mycological laboratories. The results of the experiment show that air mycological pollution in the studied rooms varied in terms of species composition and quantity of colony forming units (from 36 to 295 CFU/m3). Key words: fungi, air pollution, buildings for public use 187 TOM III.indd 187 3/9/12 4:49 AM Rafał Ogórek Wstęp Powietrze atmosferyczne w odróżnieniu od gleby i wody jest środowiskiem nieprzyjaznym dla życia mikroorganizmów, jednakże zachowują one w nim swój potencjał infekcyjny [Kaiser, Wolski 2007]. Drobnoustroje w powietrzu występują w postaci bioaerozoli, czyli układów zawierających fazę rozpraszającą w postaci powietrza oraz fazę rozproszoną składająca się z materiałów biologicznych (m.in. wirusy, pierwotniaki, bakterie, grzyby) [An i in. 2004]. Bioaerozole stanowią około 5-34% zanieczyszczeń powietrza wewnętrznego [Srikanth i in. 2008]. Pojedyncze komórki bakteryjne i przetrwalniki bakterii są wielkości od 0,5 do 2,0 μm, natomiast zarodniki grzybów mają większe rozmiary od 3,5 do 5,0 μm [Menetrez i in. 2007]. Źródła literaturowe donoszą, że większość problemów zdrowotnych związanychz jakością powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach wiąże się z grzybami. Szacuje się,że stanowią one nawet 70% wszystkich zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Dowodzą tego wyniki analizy mikologicznej powietrza przeprowadzone wewnątrz budynków m.in. w USA i Brazylii. Wykazano, że w powietrzu wewnątrz pomieszczeń dominują grzybyz rodzaju Penicillium, Aspergillus i Cladosporium [Reynolds i in. 2001, Brickus i in. 1998]. Szacuje się, że średnio 87% czasu ludzie przebywają w zamkniętych budynkach [Yang i in. 2009]. Dane literaturowe donoszą, że często koncentracja zanieczyszczeń mikrobiologicznych powietrza w środowisku wewnętrznym jest znacznie wyższa niż w zewnętrznym [KrajewskaKułak i in. 2010]. Biorąc pod uwagę ten fakt, widać jak ważna jest jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń, w których spędzamy coraz więcej życia. Celem przeprowadzonych badań było więc określenie stopnia zanieczyszczenia mikologicznego powietrza wybranych pomieszczeń, jednej z wrocławskich uczelni wyższych. Materiał i metody Materiałem do badań było powietrze pobierane w czasie zimy (styczeń) z 12 pomieszczeń użytku publicznego jednej z wrocławskich uczelni wyższych: korytarze - nowe i stare budownictwo, WC - nowe i stare budownictwo, łazienki - nowe i stare budownictwo, hala sportowa, siłownia, pokoje pracownicze - klimatyzowane i nie klimatyzowane, pokoje w domu studenckim i sale wykładowe - klimatyzowane i nieklimatyzowane (stare budownictwo) – tab. 1. Analizę powietrza przeprowadzono metodą zderzeniową (aparat Air Ideal 3P)z użyciem podłoża hodowlanego PDA (Potato Dextrose Agar) firmy Biocorp. Aparatem pobierano próbki powietrza o objętości: 50 lub 100 litrów, w zależności od przewidywanego stopnia zanieczyszczenia mikologicznego powietrza. W każdym pomieszczeniu pomiar był wykonywany w trzech powtórzeniach. Aparat był umieszczony na wysokości 1,5 m od podłogi. W czasie pomiaru w badanych pomieszczeniach drzwi i okna były zamknięte. Inkubację pobranych na podłoże PDA próbek powietrza prowadzono w warunkach temperatury pokojowej (22 oC) przez 2-5 dni. Po zakończeniu inkubacji zliczano liczbę wyrosłych koloni i następnie obliczano liczbę CFU (colony forming unit) – jednostek tworzących kolonie, obecnych w m3 powietrza. Temperaturę i wilgotność powietrza określano za pomocą termohigrometru AB-171 Data Logger (Abtronic). Identyfikację wyizolowanych szczepów grzybów do gatunku przeprowadzono w oparciu o obserwacje makro- i mikroskopowe uzyskanych na podłożach kolonii oraz o ogólnie przyjęte 188 TOM III.indd 188 3/9/12 4:49 AM Analiza mikologiczna powietrza wybranych pomieszczeń... metody stosowane w laboratoriach mikologicznych. Wykorzystano do tego klucze diagnostyczne, następujących autorów: Raper, Fennell [1965] i Raper, Thom [1968] oraz Ellis [1971]. Uzyskane wyniki z całkowitej ilość CFU/m3 powietrza poddano analizie wariancji (ANOVA) przy użyciu standardowych metod statystycznych. Średnie porównano za pomocą testu Fishera na poziomie istotności LSDα 0,5. Wyniki Wartość CFU/m3 powietrza w badanych pomieszczeniach wahała się od 36 do 295 i niektóre wyniki różniły się statystycznie. Najbardziej zanieczyszczone pod względem mikologicznym okazało się powietrze w sali wykładowej nieklimatyzowanej (stare budownictwo). Najmniej grzybów wyizolowano z powietrza korytarza domu studenckiego (tab. 1). Najczęściej izolowanymi grzybami były grzyby należące do rodzaju Penicillium, a najrzadziej Epicoccum, co przedstawia wykres 1. Pod względem składu gatunkowego grzybów, najmniej zróżnicowanym pomieszczeniem okazał się korytarz - gmach uczelni (nowe budownictwo) i WC męskie gmach uczelni (nowe budownictwo). Natomiast najwięcej gatunków wyizolowano z łazienki męskiej (nowe budownictwo) i pokój pracowniczy z klimatyzacją (tab. 1). Temperatura w badanych pomieszczeniach wahała się od 21,4 do 26,4 oC. Natomiast wilgotność powietrza od 29,9 % do 42,0 %. Najwyższą temperaturę powietrza stwierdzono w WC męskim - gmach uczelni (nowe budownictwo), a najniższą w pokoju męskim - dom studencki. Najwyższą wilgotność odnotowano w pokoju żeńskim - dom studencki a najniższa w WC żeńskim - gmach uczelni (nowe budownictwo) – tab. 1. Epicoccum spp. Mucor spp. Aspergillus spp. Botrytis spp. Cladosporium spp. Rhizopus spp. Penicillium spp. 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% Ryc. 1 Rodzaje grzybów wyizolowanych z powietrza badanych pomieszczeń 189 TOM III.indd 189 3/9/12 4:49 AM 100 *bcd 20 22,22 Penicillium chrysogenum 20 55,56 Cladosporium herbarum 3 8,33 Cladosporium cladosporioides 3 Rhizopus stolonifer 5 Botrytis cinerea 3 8,33 Epicoccum nigrum 2 5,56 Penicillium chrysogenum 200 71,43 Rhizopus stolonifer 80 Penicillium chrysogenum 8 Cladosporium herbarum 4 Rhizopus stolonifer 280 a 25,0 33,5 22,9 35,0 26,4 30,0 26,3 29,9 26,0 34,1 77,78 Rhizopus stolonifer 36 d Wilgotność względną powietrza [%] 80 Udział gatunków [%] CFU/m3 powietrza Penicillium chrysogenum Całkowita ilość CFU/ m3 powietrza Gatunek grzyba Temperatura powietrza [oC] Łazienka męska - gmach uczelni (nowe budownictwo) WC żeńskie - gmach uczelni (nowe budownictwo) WC męskie - gmach uczelni (nowe budownictwo) Korytarz - dom studencki Korytarz - gmach uczelni (nowe budownictwo) Nazwa pomieszczenia Rafał Ogórek 8,33 13,89 28,57 5,26 152 bc 2,63 140 92,11 Penicillium chrysogenum 4 8,33 Penicillium expansum 8 16,67 Penicillium meleagrinum 8 16,67 Cladosporium herbarum 4 Cladosporium cladosporioides 4 8,33 Rhizopus stolonifer 12 25,00 Mucor mucedo 8 16,67 48 d 8,33 190 TOM III.indd 190 3/9/12 4:49 AM Pokój żeński - dom studencki Pokój męski - dom studencki Pokój pracowniczy z klimatyzacją Pokój pracowniczy bez klimatyzacji Łazienka żeńska -gmach uczelni (nowe budownictwo) Analiza mikologiczna powietrza wybranych pomieszczeń... Penicillium chrysogenum 8 4,82 Cladosporium herbarum 8 4,82 166 b Rhizopus stolonifer 150 90,36 Penicillium notatum 10 25,00 Cladosporium herbarum 20 Rhizopus stolonifer 10 25,00 Penicillium chrysogenum 45 47,37 Aspergillus niger 10 10,53 Cladosporium herbarum 11 40 d 50,00 25,9 34,0 24,8 37,1 25,5 35,6 21,4 41,9 21,6 42,0 11,58 95 bcd Cladosporium cladosporioides 6 Rhizopus stolonifer 11 11,58 Mucor mucedo 9 9,47 Botrytis cinerea 3 3,16 Penicillium meleagrinum 7 5,69 Aspergillus niger 7 6,32 5,69 123 bcd Cladosporium herbarum 23 Cladosporium cladosporioides 6 4,88 Botrytis cinerea 80 65,04 Penicillium meleagrinum 15 25,00 Penicillium expansum 10 16,67 Cladosporium herbarum 15 Rhizopus stolonifer 10 16,67 Botrytis cinerea 10 16,67 60 cd 18,70 25,00 191 TOM III.indd 191 3/9/12 4:49 AM Sala wykładowa nieklimatyzowana (stare budownictwo) Sala wykładowa klimatyzowana Rafał Ogórek Penicillium chrysogenum 50 48,54 Penicillium citrinum 7 6,80 Penicillium meleagrinum 3 Cladosporium cladosporioides 10 Rhizopus stolonifer 30 29,13 Mucor mucedo 3 2,91 Penicillium chrysogenum 210 71,19 Penicillium meleagrinum 3 1,02 Penicillium expansum 7 Aspergillus niger 16 Cladosporium herbarum 56 18,98 Rhizopus stolonifer 3 1,02 103 bcd 295 a 2,91 9,71 2,37 5,42 25,0 34,0 22,4 39,0 Tab. 1. Ocena zanieczyszczeń mikologicznych powietrza wraz z temperaturą i wilgotnością wybranych pomieszczeń, * Wartości w kolumnach oznaczone tą samą litera nie różnią się istotnie. Test Fishera poziom istotności (LSD), α £0,5 Dyskusja Na zawartość mikroorganizmów w powietrzu wpływa wiele czynników m.in. obszar geograficzny, pora roku, rodzaj jak i typ użytkowy pomieszczenia [Krajewska-Kułak i in. 2010a]. Krzysztofik [1992] podaje, że obiekty mieszkalne i biurowe stwarzają specyficzny mikroklimat, w którym na czystość mikrobiologiczną powietrza wpływają ludzie, materiały budowlane, wilgotność i temperatura powietrza oraz rodzaj wentylacji pomieszczeń. Do najważniejszych czynników wpływających na przetrwanie grzybów w środowisku zalicza się temperaturę i wilgotność. Rozwój wszystkich mikroorganizmów przebiega szybciej w warunkach zwiększonej wilgotności [Krzysztofik 1992]. W przeprowadzonym doświadczeniu temperatura powietrza wahała się od 17,9 do 26,5 oC a wilgotność od 29,8 % do 46,5 %. Jednakże omawiane czynniki mikroklimatyczne nie miały znaczącego wpływu na zanieczyszczenie mikologiczne powietrza. W przeprowadzonych badaniach najbardziej zanieczyszczone powietrze pod względem mikologicznym występowało w sali wykładowej nieklimatyzowanej (stare budownictwo). Jednakże liczebność grzybów tu występujących nie przekroczyła dopuszczalnych norm dla pomieszczeń mieszkalnych i użytku publicznego, które wynoszą 5000 UCF/m3 powietrza [Gołofit-Szymczak, Skowron 2005]. Uzyskane wyniki potwierdzają też tezę Krzysztofika [1992], która brzmi, że w każdym budynku wieloletnim znajdują się idealne warunki do bytowania mikroorganizmów np. dostateczna ilość pożywienia w postaci złuszczonego naskórka, włosów, rozmaitych wydzielin i wydalin, drobin drewna, tkanin, kału roztoczy, owadów, zarodników oraz właściwa dla ich życia wilgotność powyżej 20%. Problem ten zauważono już w latach siedemdziesiątych XX wieku, dlatego wprowadzono określenie 192 TOM III.indd 192 3/9/12 4:49 AM Analiza mikologiczna powietrza wybranych pomieszczeń... ,,syndrom chorego budynku”, który określa zespół czynników negatywnie wpływających na samopoczucie i zdrowie ludzi. W roku 1987 Światowa Organizacja Zdrowia oficjalnie uznała ten syndrom za problem zdrowotny [Pastuszka 1999, Ochmański, Barabasz 2000, Terr 2009]. Badania wielu autorów pozwoliły dokonać podziału grzybów na zewnątrzdomowe i wewnątrzdomowe. Do pierwszej grupy zaliczamy grzyby przedostające się do pomieszczeń z powietrzem zewnętrznym lub przenoszone są przez ludzi i zwierzęta (Cladosporium spp., Alternaria spp., Fusarium spp. oraz Epicoccum spp.) a do drugiej grzyby, których źródłem jest mikrośrodowisko pomieszczeń zamkniętych (Aspergillus spp., Penicillium spp. i Mucr spp.) [Krajewska-Kułak i in. 2010b]. Przeprowadzone badania pozwoliły na wyizolowanie z próbek powietrza badanych pomieszczeń zarówno grzybów wewnątrzdomowych jak i zewnątrzdomowych. Najliczniej występującymi grzybami były grzyby z rodzaju Penicillium, które stanowiły średnio ponad 50% mikroflory wszystkich badanych pomieszczeń. W obrębie tego rodzaju najczęściej izolowanym gatunkiem był Penicillium chrysogenum. Wnioski • Powietrze we wszystkich badanych pomieszczeniach nie przekraczało zalecanych norm. • Najwięcej grzybów wyizolowano z powietrza wieloletnich pomieszczeń (stare budownictwo), w których przebywa dużo ludzi. • Najliczniej występującymi grzybami były grzyby z rodzaju Penicillium, w obrębie których najczęściej izolowanym gatunkiem był Penicillium chrysogenum. Literatura An H.A., Mainelis G., Yao M. 2004. Evaluation of a high-volume portable bioaerosol sampler in laboratory and field environments. Indoor Air, 14: 385–393. Brickus L.S.R., Siqueira L.F.G., Aquino Neto F.R., Cardoso J.N. 1998. Occurrence of airborne bacteria and fungi in bayside offices in Rio de Janeiro, Brazil. Indoor Built Environment, 7(56): 270–275. Ellis, M. B. 1971. Dematiaceous Hyphomycetes. Commonwealth Mycol. Inst., Kew, Surrey Gołofit-Szymczak M., Skowron J. 2005. Zagrożenia mikrobiologiczne w pomieszczeniach biurowych. Bezpieczeństwo pracy, 3: 29–31. Kaiser K., Wolski A. 2007. Kontrola czystości mikrobiologicznej powietrza. Technika chłodnicza i klimatyzacyjna, 4: 158–162. Krajewska-Kułak E., Gniadek A., Kantor A., Łukaszuk C., Macura A.B. 2010a. Analiza występowania patogenów grzybiczych w powietrzu oddziału opieki dermatologicznej. Doniesienia wstępne. Mikologia Lekarska, 17(1): 21–29. Krajewska-Kułak E., Łukaszuk C., Gniadek A., Kraszyńska B., Macura A.B., Kędziora-Kornatowska K., Kornatowski T. 2010b. Porównanie wyników badań zanieczyszczenia powietrza grzybami pomieszczeń oddziału opieki długoterminowej z wykorzystaniem aparatów SAS SUPER 100 i AIR IDEAL. Mikologia Lekarska, 17(4): 221–227. 193 TOM III.indd 193 3/9/12 4:49 AM Rafał Ogórek Krzysztofik B. 1992. Mikrobiologia powietrza. Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 19–20. Menetrez M.Y., Foarde K.K., Dean T.R., Betancourt D.A., Moore S.A. 2007. An evaluation of the protein mass of particulate matter. Atmospheric Environment, 4: 8264–8274. Ochmański W., Barabasz W. 2000. Mikrobiologiczne zagrożenia budynków i pomieszczeń mieszkalnych oraz ich wpływ na zdrowie (syndrom chorego budynku). Przegl. Lek., 7-8: 419–423. Pastuszka J.S.1999. Higiena pracy w pomieszczeniach nieprzemysłowych. Wyd. Higiena Pracy. Tom 2. red. J.A. Induski. IMP, Łódz, 1–514. Raper K. B., Fennell D.I. 1965. The genus Aspergillus. Willims and Wilkins Co., Baltimore. Raper K. B., Thom C. 1968. A manual of the Penicillia. Hafner Publishing Co., New York. Reynolds S.J., Black D.W., Borin S.S., Breuer G., Burmeister L.F., Fuortes L.J., Smith T.F., Stein M.A., Subramanian P., Thorne P.S., Whitten P. 2001. Indoor environmental quality in six commercial office buildings in the Midwest United States. Applied Occupational and Environmental Hygiene, 16(11): 1065–1077. Srikanth P., Sudharsanam S., Steinberg R. 2008. Bio-aerosols in Indoor Environment: composition, health effects and analysis. Indian Journal of Medical Microbiology, 26(4): 302–12. Terr AI. 2009. Sick Building Syndrome: is mould the case. Med. Mykol., 1: 217–222. Yang W., Sohn J., Kim J., Son B., Park J. 2009. Indoor air quality investigation according to age of the school building in Korea. Journal of Environmental Management, 90: 348–354. Adres do korespondencji: Rafał Ogórek Katedra Ochrony Roślin Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Plac Grunwaldzki 24a, 50-363 Wrocław e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Elżbieta Pląskowska 194 TOM III.indd 194 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Stawujak EPISTEME 12/2011, t. II s.195-199 ISSN 1895-4421 ANALIZA PORÓWNAWCZA LICZBY KOPII I LOKALIZACJI TRANSPOZONÓW MTPH-M1 I POKREWNYCH W GENOMACH RÓŻNYCH EKOTYPÓW MEDICAGO TRUNCATULA GAERTN THE COMPARATIVE ANALYSIS OF THE NUMBER OF COPIES AND LOCALIZATION OF MTPH-M1 AND RELATED TRANSPOSONS IN THE GENOMES OF DIFFERENT MEDICAGO TRUNCATULA GAERTN ECOTYPES Abstrakt. Obecny postęp wiedzy oraz technik umożliwiających poznawanie i analizę sekwencji genomów sprawia, iż są one uważane za struktury wysoce dynamiczne. Jednym z aspektów prac mających na celu poznanie różnorodności zmian zachodzących w genomach jest analiza transpozonów, określanych jako ruchome elementy genetyczne lub innymi słowy jako elementy zdolne do zmiany swojego położenia w genomie. Przedstawiana praca miała na celu oszacowanie liczby kopii i analizę lokalizacji transpozonów DNA MtPH-M1 zaliczanych do szerszej grupy PIF/Harbinger w grupie sześciu zróżnicowanych obiektów dzikiej lucerny – Medicago truncatula będącej gatunkiem modelowym dla roślin z rodziny bobowatych. Celem przeprowadzonej pracy było określenie liczby autonomicznych transpozonów Ia należących do podrodziny MtPH-M1 i innych wykazujących podobieństwo strukturalne oraz uwidocznienie polimorfizmu towarzyszącego ich aktywności poprzez zastosowanie systemu hybrydyzacji Southerna. Słowa kluczowe: PIF/Harbinger, transpozony, polimorfizm, hybrydyzacja Summary. Transposons are defined as genetic elements capable to change location within the genome. Transposable elements play important role in shaping eukaryotic genomes by creating new variability. In this paper we attempt to estimate the number of copies and describe insertion polymorphism of MtPH-M1 assigned to PIF / Harbinger superfamily in model Medicago truncatula. Six Medicago truncatula ecotypes were used as a representation of genetic diversity of their specie. The application of the Southern hybridization enabled us to estimate the copy number and describe insertion polymorphism of the autonomous elements belonging to the subfamily MtPH-M1. The less selective probes provide information about the number of elements belonging to this or other closely related subfamilies. Keywords: PIF / Harbinger, transposons, polymorphism, hybridization 195 TOM III.indd 195 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Stawujak Wstęp Ruchome elementy genetyczne nazywane inaczej transpozonami są jednym z podstawowych czynników warunkujących zmienność organizmów żywych. Transpozony opisywane są jako elementy zdolne do zmiany swojego położenia w genomie i zaliczane do rozproszonych powtarzalnych sekwencji. Ich liczba w genomach roślin wyższych waha się od około 14% u Arabidopsis do około 60% u kukurydzy [Kidwell 2002]. Ruchome elementy genetyczne grupowane są do dwóch klas w zależności od sposobu transpozycji. Do pierwszej klasy zaliczane są tzw. retroelementy kodujące odwrotną transkryptazę, przenoszące się za pośrednictwem RNA. Tego typu transpozycja określana jest jako replikatywna lub transpozycja typu copy and paste, prowadzi bowiem do powstania kopii mobilizowanego elementu. Mechanizm transpozycji elementów zaliczanych do klasy drugiej przebiega bez udziału RNA. Transpozycja nie jest replikatywna, ponieważ mobilizowany element jest wycinany z pierwotnego locus i włączany w nowe. Elementy należące do drugiej klasy kodują transpozazę, enzym umożliwiający zmianę pozycji według mechanizmu cut and paste [Wessler 2006]. Klasyfikacja elementów zaliczanych do drugiej klasy opiera się na analizie sekwencji transpozazy, obecności ramek odczytu, sekwencji terminalnych odwróconych powtórzeń TIR (ang. terminal inverted repeat) flankujących dany element oraz sekwencji TSD (ang. target site duplication), czyli krótkiej sekwencji duplikowanej podczas transpozycji [Wicker i in. 2007]. Nadrodzina PIF/Harbinger charakteryzuje się obecnością transpozazy, zawierającej kwaśną domenę DDD/DDE odpowiedzialną za utworzenie centrum aktywnego, obecnością otwartej ramki odczytu, terminalnymi odwróconymi powtórzeniami o długości od 14 do 25 par zasad oraz trójnukleotydową sekwencją TSD [Jurka i Kapitonov 2001]. Elementy MtPH-M1 będące przedmiotem tej pracy zaliczane są do nadrodziny PIF/Harbinger, charakteryzują się długością od 812 do 5140 bp, wykazują podobieństwo do elementów MtMaster [Grzebelus i in. 2007]. Większość ruchomych elementów obecnych w genomach utraciła zdolność do kodowania aktywnej transpozazy i tym samym zdolność do samodzielnej transpozycji, tego typu elementy określa się jako nieautonomiczne. Utrata zdolności do samodzielnej transpozycji nie oznacza utraty zdolności do zmiany położenia, nieautonomiczne elementy zawierające kompletną sekwencję TIR mogą się przemieszczać wykorzystując enzymy kodowane przez inne, pokrewne i mniej liczne autonomiczne elementy [Bennetzen 2000]. Celem niniejszej pracy było określenie liczby i polimorfizmu będącego efektem aktywności elementów Ia należących do rodziny MtPH-M1 oraz elementów im pokrewnych poprzez zastosowanie systemu hybrydyzacji Southerna w grupie sześciu genotypów reprezentujących sobą zmienność genetyczną dzikiej lucerny – Medicago truncatula Gaertn. będącej gatunkiem modelowym rodziny Fabaceae i innych roślin dwuliściennych. Materiały i metody Badaniami objęto grupę sześciu obiektów dzikiej lucerny Medicago truncatula Gaertn., w skład której wchodziło pięć dzikich ekotypów L213, L310, L530, L554 i L555 oraz udomowiony genotyp referencyjny A17 „Jemalong” będący punktem odniesienia. W doświadczeniach hybrydyzacyjnych wykorzystywano sondy reprezentujące terminalne i wewnętrzne regiony elementu MtPH-M1 Ia. Sondy otrzymano przy pomocy reakcji long PCR przeprowadzanej w skali 30 μl zawierającej około 20 ng/μl sklonowanego fragmentu o pożądanej sekwencji, 1x long PCR buffer + MgCl2 (Fermentas), 0,25 mM dNTP, 0,05 U mieszaniny polimeraz DNA (long PCR enzyme mix, Fermentas), 0,25 mM uracylu wyznakowanego digoksygeniną 196 TOM III.indd 196 3/9/12 4:49 AM Analiza porównawcza liczby kopii i lokalizacji transpozonów... (digoxygenin-11-dUTP, Roche) oraz 0,5 μM każdego z pary starterów specyficznych do terminalnych regionów elementu Ia – sondy M1sh5 i M1sh3 bądź wewnętrznych regionów elementu Ia – sondy M1shI1 i M1shI2. Startery dobrano tak, by długość sondy wynosiła od około 400 do 500 bp. Sondę dla markera wielkości 1 kb GeneRuler przgotowano przy pomocy DIG High Prime według instrukcji producenta (Roche). Jakość otrzymanych sond sprawdzano przy pomocy standardowej elektroforezy w żelu agarozowym w obecności trisu boranowego – TBE. Procedurę hybrydyzacji według metody Southerna rozpoczęto od strawienia około 3 μg genomowego DNA Medicago truncatula enzymem BamHI według instrukcji producenta (Fermentas), a następnie zagęszczono na kolumnach adsorpcyjnych SV Wizard Gel and PCR DNA Purification Kit (Promega). Strawione DNA wraz z markerem wielkości 1 kb GeneRuler (Fermentas) i kontrolą rozdzielano w 0,8% żelu agarozowym w obecności trisu octanowego – TAE przy napięciu 1 V/cm przez około 16 godzin. Po zakończonej elektroforezie przeprowadzano transfer kapilarny na pozytywnie naładowaną nylonową błonę (Roche) i następnie hybrydyzowano z roztworem sondy. Procedurę transferu i hybrydyzacji przeprowadzano według instrukcji DIG Application Manual for Filter Hybridization udostępnianej przez producenta – firmę Roche. Detekcję sygnałów hybrydyzacyjnych przeprowadzano wykorzystując roztwory wywoływacza i utrwalacza (Foma Bohemia) na kliszach rentgenowskich Super RX (Fujifilm). Wyniki Genomowe DNA sześciu obiektów Mediago truncatula dobranych tak, by możliwie dokładnie odzwierciedlały genetyczną zmienność tego gatunku, poddano hybrydyzacji z sondami otrzymanymi na bazie autonomicznego elementu MtPH-M1 Ia zlokalizowanego w klonie genomowym AC144478. Sondy zostały otrzymane w wyniku reakcji PCR skierowanej na terminalne i wewnętrzne fragmenty elementu, tak by hybrydyzowały z końcami 5’ i 3’ (sondy M1sh5 i M1sh3) oraz z środkowym obszarem odpowiadającym regionowi kodującemu transpozazę (sondy M1shi1 i M1shi2), charakterystycznemu dla elementu Ia. Hybrydyzacja z najbardziej selektywną sondą M1shI1 pozwoliła uwidocznić fragmenty restrykcyjne mierzące od około 9 do około 3,2 kb. W przypadku linii A17 były to trzy sygnały o wielkości 9,2 kb, 5,5 kb i 4 kb; dla ekotypu L213 były to trzy sygnały o wielkości 9kb, 7 kb i 3,2 kb. Sonda M1shI1 dała także dwa sygnały dla ekotypów L310, L530 i L555 o wielkości 5 kb i 3,2 kb oraz pojedynczy sygnał o wielkości 3,2 kb dla genotypu L554. U genotypu A17 zastosowanie sondy M1shI2 pozwoliło wykryć 9 fragmentów restrykcyjnych, pozostałe ekotypy dawały odpowiednio L213 – 7, L310 – 6, L530, L554 i L555 – 5 fragmentów restrykcyjnych, których długość wahała się od 10 do 2,5 kb. Hybrydyzacja z sondą M1sh5 pozwalającą wykryć koniec 5’ elementu MtPH-M1 Ia u genotypu A17 dała 13 sygnałów, u L213 – 12, L310 – 13, L530 – 10, L554 – 11 a u genotypu L555 9 sygnałów hybrydyzacyjnych. Fragmenty restrykcyjne mierzyły od około 10 kb u genotypów L530 i L554 do 1 kb u genotypów A17, L213, L530 i L554. Sygnały hybrydyzacyjne otrzymane przy użyciu sondy M1sh3f są zbyt liczne i zbyt subtelne, by podać ich dokładną liczbę. W przypadku genotypu A17 jest to około 30 sygnałów mierzących od ponad 10 kb do 0,5 kb, dla pozostałych genotypów ich liczba była podobna, a wielkość wahała się od ponad 10 kb do około 0,3 kb (Ryc. 1). Podobnie jak w przypadku pozostałych sond pomiędzy ekotypami widoczne były zarówno różnice ilościowe, jak i jakościowe, polegające na różnej liczbie i długości fragmentów restrykcyjnych hybrydyzujących z sondą. Zestawienie wyników hybrydyzacji z sondami M1shI1, M1shI2 oraz M1sh5 umieszczone jest na rycinie numer 1. 197 TOM III.indd 197 3/9/12 4:49 AM Krzysztof Stawujak Ryc. 1. Zestawienie wyników hybrydyzacji dla sond M1shI1, M1shI2, M1sh5 i M1sh3. 198 TOM III.indd 198 3/9/12 4:49 AM Analiza porównawcza liczby kopii i lokalizacji transpozonów... Dyskusja Obecność ruchomych elementów genetycznych jest czynnikiem wpływającym na strukturę i funkcjonowanie genomów organizmów eukariotycznych w tym roślin wyższych. W przedstawionej pracy podjęto próbę opisu liczby i polimorfizmu insercyjnego elementu MtPH-M1 Ia należącego do szerszej grupy PIF/Harbinger. Wyniki hybrydyzacji genomowego DNA z sondami odwołującymi się do wewnętrznych fragmentów elementu Ia pozwalają dokładnie określić liczbę autonomicznych elementów należących przede wszystkim do rodziny MtPH-M1 lub innych blisko spokrewnionych rodzin, prawdopodobnie grupy rodzin M, wykazujących podobieństwo strukturalne [Grzebelus i in. 2007]. Liczba sygnałów hybrydyzacyjnych otrzymanych przy użyciu najbardziej wybiórczej sondy M1shI1 pozwala określić liczbę elementów od trzech u referencyjnego genotypu A17 i ekotypu L213, dwóch u ekotypów L310, L530 i L555 do jednego u genotypu L554. Brak jednego sygnału hybrydyzacyjnego wspólnego dla wszystkich badanych obiektów sugeruje, iż locus AC144478 jest zajmowane przez element Ia tylko w linii A17 pozostaje puste u dzikich ekotypów. Możliwym wytłumaczeniem takiej sytuacji jest aktywność transpozonów MtPH-M1 towarzysząca procesowi udomowienia linii A17 [Naito i in. 2006]. Podobna sytuacja ma miejsce dla pozostałych sond, co świadczy o różnej historii mobilizacji tej grupy transpozonów u badanych genotypów. Wykorzystanie mniej selektywnych sond odwołujących się do wewnętrznego obszaru kodującego – sonda M1shI2 oraz do końca 5’ – sonda M1sh5 pozwoliło wykryć od dziewięciu do pięciu dla sondy M1shI2 i od trzynastu do dziewięciu elementów dla sondy M1sh5. W obrębie sekwencji elementu MtPH-M1 Ia nie znajduje się miejsce rozpoznawane przez enzym BamHI, dzięki czemu można przyjąć, iż sygnały hybrydyzacyjne otrzymane dla sondy M1shI1 pokrywają się z sygnałami otrzymanymi dla sondy M1shI2. Sonda M1sh5 hybrydyzująca z końcem 5’ elementu Ia pozwoliła wykryć od 13 do 9 fragmentów restrykcyjnych, część z nich pokrywała się z fragmentami wykrytymi przy pomocy bardziej selektywnych sond M1sh1 i M1sh2. W przypadku sondy M1shI2 pojawiły się sygnały charakterystyczne tylko dla tej sondy, nieobecne dla sondy M1sh3. Są to wyniki odbiegające od wstępnego założenia identyfikowania elementów mniej wybiórczymi sondami. Innymi słowy wyniki powinny mieć charakter hierarchiczny, a tożsamość wykrytych sygnałów powinna zostać zidentyfikowana przy pomocy innych, komplementarnych metod. Hybrydyzacje z sondami M1shI2, M1sh5 i z sondą M1sh3, odwołującą się do końca 3’ transpozonu MtPH-M1 Ia i dającą liczne sygnały, pozwoliły wykryć dodatkowe fragmenty restrykcyjne odpowiadające elementowi Ia oraz innym elementom należącym do rodziny MtPH-M1 lub im pokrewnych, także elementom nieautonomicznym, czy krótkim elementom należącym do grupy MITE (ang. miniature inverted-repeat transposable elements). W tym doświadczeniu elementy MITE mogą być wykryte jedynie przez sondy hybrydyzujące z terminalnymi obszarami elementu MtPH-M1 Ia, a zatem sond M1sh5 i M1sh3, ponieważ są to krótkie, nieautonomiczne elementy składające się jedynie z terminalnych fragmentów elementu matki. Elementy typu MITE są licznie reprezentowane w genomach roślin wyższych, ich liczba szacowana jest od około 1200 w genomie Arabidopsis do około 100 000 w genomie ryżu [Feschotte i in. 2002]. Analiza lokalizacji genomowej uwidocznionych elementów u badanych ekotypów Medicago truncatula wymaga przeprowadzenia dodatkowych hybrydyzacji, w których sonda reprezentowałaby otoczenie genomowe badanych elementów. Konieczne jest także przeprowadzenie szczegółowej analizy bioinformatycznej, popartej uzupełniającymi technikami molekularnymi. 199 TOM III.indd 199 3/9/12 4:49 AM Literatura Bennetzen J.L. 2000. Transposable element contribution to plant gene and genome evolution. Plant Mol. Biol., 42: 251-269 Feschotte C., Jiang N., Wessler S.R. 2002. Plant transposable elements: where genetics meets genomics. Nat. Rev. Genet., 3: 329-341 Grzebelus D., Lasota S., Gambin T., Kucherov G., Gambin A. 2007. Diversity and structure of PIF/ Harbinger-like elements in the genome of Medicago truncatula. BMC Genomics, 8: 409 Jurka J., Kapitonov V. 2001. PIFs meet Tourists and Harbingers: A superfamily Reunion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 98: 12315-12316. Kidwell M.G. 2002. Transposable elements and the evolution of genome size in eukaryotes. Genetica, 115: 49-63 Naito K., Cho E., Yang G., Campbell M.A., Yano K., Okumoto Y., Tanisaka T., Wessler S.R. 2006. Dramatic amplification of rice transposable element during recent domestication. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 103: 17620-17625 Wicker T., Sabot F., Hua-Van A., Bennetzen J.L. Capy P., Chalhoub B., Flavell A., Leroy P., Morgante M., Panaud O., Paux E., SanMiguel P., Schulman AH. 2007. A unified classification system for eukaryotic transposable elements. Nat. Rev. Genet., 8: 972-9824 Wessler S.R. 2006. Eucaryotic transposable elements: teaching old genomes new tricks. The Implicit Genome. Oxford University Press, 138-162 Adres do korespondencji: Krzysztof Stawujak Katedra Genetyki, Hodowli i Nasiennictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie al. 29 Listopada 54, 31-425 Kraków e-mail: Opiekun naukowy: dr hab. Dariusz Grzebelus TOM III.indd 200 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Suprewicz Iwona Kozikowska Anna Kuczkowska-Kuźniar EPISTEME 12/2011, t. II s.201-206 ISSN 1895-4421 ZAWARTOŚĆ KADMU I OŁOWIU W ŁOŻYSKU I BŁONIE PŁODOWEJ KOBIET ACCUMULATION OF CADMIUIM AND LEAD IN PLACENTA AND AMNION OF WOMEN Abstrakt: Celem badań było określenie zawartości kadmu i ołowiu w błonie płodowej (owodnia) i dwóch częściach łożyska (część brzeżna, część centralna). Materiał był pobierany zaraz po porodzie od 40 kobiet z Kliniki Położnictwa i Ginekologii w Katowicach. Próbki poddano analizie na obecność Cd i Pb metodą płomieniowej absorpcyjnej spektrofotometrii atomowej (FAAS). We wszystkich poddanych analizie tkankach wykryto obecność badanych pierwiastków. Stwierdzono występowanie zróżnicowanej ilości metali w różnych częściach łożyska oraz w błonie płodowej. Pomiędzy grupami wiekowymi występują istotne statystycznie różnice w średniej zawartości Cd (p=0,042) i Pb (p=0,001), natomiast nieistotne statystycznie różnice obserwuje się pomiędzy poszczególnymi częściami łożyska oraz w błonie płodowej. Łożysko jest przejściowym narządem, który przedstawia środowiskowy zapis narażenia organizmu na warunki środowiskowe a zróżnicowana koncentracja badanych pierwiastków w wybranych tkankach może służyć jako element biomonitoringu zanieczyszczenia środowiska. Słowa kluczowe: łożysko, kadm, ołów, metale ciężkie, bioindykator Summary: Aim of this study was to determination of cadmium and lead in amnion and two parts of placenta (marginal part, central part of placenta). Material was collected after delivery from 40 women of three age groups living in Upper Silesian Region, South Poland. Toxic metals such as cadmium and lead have an ability to cross the placental barrier. Placental and amnion concentrations of cadmium and lead were determined by Atomic Absorption Spectrometry (AAS) method. The distribution of investigated metals was diversified in different parts of the placentas what was expressed by different levels of selected metals. Statistically significant differences were detected between the studied age of groups women, cadmium ( p= 0,042 ) and lead ( p= 0,001 ) and not statistically significant differences between studied parts of placentas and amnion. Placenta can play an important role in biomoniotoring of metals in environment. Placental samples can be used as an indicator of Cd and Pb exposure during pregnancy, and help in potential infant development disturbance diagnose. Keywords: human placenta, amnion, heavy metals, cadmium, lead. 201 TOM III.indd 201 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Suprewicz, Iwona Kozikowska, Anna Kuczkowska-Kuźniar Wstęp Łożysko jest przejściowym narządem, który przedstawia środowiskowy zapis narażenia organizmu na warunki środowiskowe [Slikkler, Miller, 1994]. Kadm i ołów są szeroko rozpowszechnione w powietrzu, wodzie i glebie, dlatego w sposób pośredni i bezpośredni wpływają na organizmy żywe. Pierwiastki te, występujące w przyrodzie, kumulują się w tkankach człowieka powodując zagrożenie dla jego stanu zdrowia.. Łożysko jest narządem, które spełnia m.in funkcję transportową. Oprócz substancji niezbędnych do prawidłowego rozwoju płodu przez barierę łożyskową przenikają związki, które mogą oddziaływać na niego w sposób niekorzystny. Metale ciężkie, leki i ich metabolity oraz używki łatwo przechodzą przez ten narząd i mogą poważnie uszkodzić bezbronny zarodek [Sadler, 1993]. Celem pracy jest ocena zawartości kadmu i ołowiu w poszczególnych częściach łożyska oraz w błonie płodowej kobiet należących do trzech grup wiekowych. Materiał i metody Błona płodowa (owodnia) oraz dwie części łożyska (część brzeżna, część centralna) zostały uzyskane zaraz po porodzie od kobiet z Kliniki Położnictwa i Ginekologii w Katowicach. Łącznie uzyskano i przebadano 120 próbek tkanek (n=120) pochodzących od 40 kobiet. Wiek pacjentek zawarty był w przedziale od 18 do 40 lat, które zostały podzielone na trzy grupy wiekowe (18-24 lata, 25-34 lata, 35-40 lat). Na przeprowadzone badania została uzyskana zgoda Komisji Biotycznej. Wysuszony materiał biologiczny poddano mineralizacji na mokro w mieszaninie 2ml HNO3-HClO4 (4:1) w temperaturze 120°C. Następnie materiał zanalizowano na zawartość Cd i Pb metodą płomieniowej absorpcyjnej spektrofotometrii atomowej (FAAS) przy pomocy urządzenia typu Cole-Palmer, model BUCK 200A. Wyniki pomiarów wyrażono w miligramach na kilogram suchej masy (mg·kg-1s.m.). Dodatkowo zebrano szczegółowe dane o kobietach w postaci ankiety dotyczące diety pacjentek i ich stylu życia. Dokonano analizy trybu życia uwzględniając preferowane używki (alkohol, tytoń, kawa), stosowane leki zarówno przed jak i w czasie ciąży, kontakt ze środkami chemicznymi. Uzyskano również podstawowe informacje o stanie dziecka po porodzie. Uzyskane dane opracowano za pomocą pakietu Statistica 9.0. Zastosowano test Shapiro – Wilka oraz nieparametryczną analizę wariancji Anova Kruscala – Walisa. Wyniki W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono obecność kadmu i ołowiu we wszystkich poddanych analizie próbkach. Uzyskane wyniki przedstawiono w tab. 1 i na wykresie 1. Cd Pb 0,503 4,978 STD 0,295 2,334 Min 0,000 0,700 Max 1,600 14,800 Std.Err. 0,027 0,214 Średnia Tab. 1. Średnia zawartość badanych pierwiastków analizie łożysku i błonach płodowych (mg·kg-1s.m.) 202 TOM III.indd 202 3/9/12 4:49 AM Zawartość kadmu i ołowiu w łożysku... Zaw artośćCd i Pb w łożysku 6 mg/kg.sm. 4,978333 4 Cd Pb 2 0,503 0 Cd Pb Ryc. 1. Średnia zawartość badanych pierwiastków w łożysku i błonach płodowych (mg·kg-1s.m±błąd std), skala logarytmicnza Wyniki badań łożysk pacjentek z Kliniki Położnictwa i Ginekologii w Katowicach ukazują, że średnia zawartość kadmu wynosi 0,503±0,027 (mg·kg-1s.m.), natomiast wartość ołowiu jest oprawie 10 razy większa i wynosi 4,978±0,214 (mg·kg-1s.m.). W celu określenia istotności różnic pomiędzy zawartościami wybranych metali (Cd, Pb) w części centralnej łożyska, części brzeżnej łożyska oraz błonie płodowej (owodni), wykonano test ANOVA Kruskala – Wallisa. Dla wszystkich testów przyjęto poziom istotności p≤0,05. Istotne statystycznie różnice stwierdzono w przypadku kadmu (p=0,013), zaś nieistotne statystycznie różnice pomiędzy średnimi zawartościami zaobserwowano dla ołowiu (p=0,989). W celu określenia istotności różnic pomiędzy zawartościami pierwiastków w badanych częściach łożyska oraz w błonie płodowej u kobiet należących do różnych grup wiekowych zastosowano również test ANOVA Kruskala-Walisa (tab 2, 3, wykres 2, 3). W obrębie pierwszej grupy wiekowej, największą zawartość tego pierwiastka stwierdzono w centralnej części łożyska (0,940±0,175 (mg·kg-1s.m.). W błonie płodowej oraz w części brzeżnej łożyska średnia zawartość kadmu jest zbliżona i wynosi 0,670 mg·kg-1s.m.. Najmniejszy poziom zawartości tego pierwiastka stwierdzono w brzeżnej części łożyska kobiet z przedziału wiekowego 2534 lat (0,379±0,040 mg·kg-1s.m.). W obrębie badanych grup wiekowych największą ilość kadmu zaobserwowano w centralnej części łożyska. Wyjątek stanowi grupa kobiet z przedziału wiekowego 35-40 lat, w której największy poziom tego pierwiastka zaobserwowano w brzeżnej badanego narządu ( 0,600±0,146 mg·kg-1s.m.). Pomiędzy grupami wiekowymi występują istotne statystycznie różnice w średniej zawartości Cd (p=0,042). Część łożyska Gr. wiekowa I-błona płodowa (mg·kg-1s.m±bł.std) II-część brzeżna (mg·kg-1s.m±bł.std) III-część centralna (mg·kg-1s.m±bł.std) 18-24 0,660±0,258 0,680±0,220 0,940±0,175 25-34 0,379±0,040 0,446±0,037 0,536±0,053 35-40 0,400±0,063 0,600±0,146 0,483±0,083 Tab. 2. Zawartość kadmu w różnych częściach łożyska i błonie płodowej w badanych grupach wiekowych 203 TOM III.indd 203 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Suprewicz, Iwona Kozikowska, Anna Kuczkowska-Kuźniar *,c 1,2 *,a 1,0 * mg/kg s.m 0,8 **,c 0,6 **,a a c ** 0,4 0,2 0,0 błona płodowa część brzeżna część centralna Ryc. 2. Dystrybucja kadmu w obrębie łożyska w badanych grupach wiekowych (mg·kg-1s.m±błąd std) I-grupa wiekowa, II-grupa wiekowa, III-grupa wiekowa Największy poziom ołowiu zanotowano u kobiet grupy wiekowej 18-24 lat w błonie płodowej (7,420±1,950 mg·kg-1s.m.). U badanych kobiet z przedziału wiekowego 25-34 lat stwierdzono zbliżone zawartości ołowiu w badanych częściach łożyska oraz w błonie płodowej. Najmniejszą zawartość tego metalu zaobserwowano w centralnej części łożyska matek z przedziału wiekowego 35-40 lat (4,100±0,635 mg·kg-1s.m.). W obrębie grupy wiekowych występują wysoce istotne statystycznie różnice w średniej zawartości Pb (p=0,001). Część łożyska Gr. wiekowa I-błona płodowa (mg·kg-1s.m±bł.std) II-część brzeżna (mg·kg-1s.m±bł.std) III-część centralna (mg·kg-1s.m±bł.std) 18-24 7,420±1,950 6,080±0,343 6,900±0,609 25-34 4,721±0,407 4,500±0,412 4,668±0,367 35-40 4,667±0,942 5,133±1,129 4,100±0,635 Tab. 3. Dystrybucja ołowiu w obrębie łożyska w badanych grupach wiekowych 10,0 a 9,0 a 8,0 mg/kg s.m 7,0 b 6,0 a c c b b c 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 błona część część płodowa brzeżna centralna Ryc. 3. Zawarość ołowiu obrębie łożyska w badanych grupach wiekowych (mg·kg-1s.m±bł.std) I-grupa wiekowa, II-grupa wiekowa, III-grupa wiekowa 204 TOM III.indd 204 3/9/12 4:49 AM Zawartość kadmu i ołowiu w łożysku... Dyskusja i wnioski • Łożysko stanowi dogodny obiekt dla biomonitoringu metali znajdujących się w środowisku. Czynniki środowiskowe wywołują widoczne zmiany w koncentracji metali w tym narządzie [Iyengar i Rapp, 2001]. Głównymi źródłami Cd są przemysłowe, rolnicze i komunalne skażenia środowiska, żywność oraz dym papierosowy [Stawarz, 2009]. • Kumulacja kadmu związana jest z wiekiem kobiet. Wraz z wiekiem zmniejsza się poziom tego ksenobiotyku w badanych tkankach. Zwiększony poziom badanego metalu może się wiązać z miejscem zamieszkania pacjentek poddanych eksperymentowi. Większość kobiet mieszkała, w mieście, gdzie była narażona na działanie zanieczyszczeń przemysłowych. Część z badanych pacjentek miała kontakt pośredni lub bezpośredni z dymem papierosowym. Łożysko stanowi częściową barierę dla tego metalu. W przeprowadzonych badaniach wykazano, że zawartość kadmu w części centralnej jest 10% wyższa niż w błonie płodowej. Jest to dowód, że do rozwijającego się płodu nie przedostaje się cała pula badanego pierwiastka [Korpela i in. 1986].Wraz z ilością wypalanych papierosów rośnie zawartość Cd w organizmie [Bæcklund i in. 1999] a tym samym ciężar rozwijającego się płodu oraz łożyska zmniejsza się. Wynika z tego fakt, że waga noworodków jest skorelowany, odwrotnie proporcjonalna do czasu palenia papierosów przez matkę [Kantola i in. 2000]. • Hubermont i inni [1978] stwierdzili, że źródłem Pb, który kumuluje się w tkankach człowieka jest woda zawierająca w swoim składzie ten metal. W przeprowadzonych badaniach stwierdza się wyższy poziom tego metalu w błonie płodowej, co świadczy o łatwości jego przechodzenia przez barierę łożyskową do tkanek rozwijającego się płodu [Osman i in. 2000]. • Badania Kultu i inni [2006] prowadzone nad dystrybucją metali w grupie palących i niepalących kobiet, dostarczyły wielu interesujących wyników. Odkryli oni istnienie powiązania pomiędzy Cd i Pb. Zarówno w przypadku kobiet, które paliły oraz biernych palaczy poziom tych pierwiastków wzrastał wraz z ilością wypalanych papierosów. Wyniki te wskazują na istnienie pozytywnej korelacji między Cd/Pb (r = 0,999; p < 0,01) w przypadku kobiet palących. Wyniki badań przeprowadzonych na terenie Górnego Śląska potwierdzają istnienie statystycznie istotnej pozytywnej korelacji pomiędzy Pb/ Cd (r = 0,499; p = 0,000). Występowanie wzajemnych zależności między zawartościami Cd/Pb w łożysku, może świadczyć o zanieczyszczeniu środowiska oraz narażeniu na działanie dymu tytoniowego. • Łożysko stanowi skuteczniejsza barierą dla kadmu. Większą efektywność do wiązanie badanych metali mają kobiety młode, należące do pierwszej grupy wiekowej. Powiększanie się skażenia środowiska w skutek działań antropogenicznych, społecznoekonomicznych powoduje bardzo niekorzystne oddziaływania na stan zdrowia człowieka oraz pośrednio wpływa na rozwijający się płód, który w zależności od toksyczności metali może być mniej lub więcej zagrożony. Oddziaływanie toksycznych metali może skutkować uszkodzenia płodu oraz zaburzenia transportu istotnych elementów, niezbędnych dla prawidłowego rozwoju płodu [Sadler, 1993]. 205 TOM III.indd 205 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Suprewicz, Iwona Kozikowska, Anna Kuczkowska-Kuźniar LITERATURA Bæcklund M., Pedersen N.L., Björkman L., Vahter M. Variation in blood concentrations of cadmium and lead in the elderly. Environ Res. 1999. 80, 222-30. Hubermont G., Buchet J.P., Roels H., Lauwerys R. Pacental transfer of lead, mercury and cadmium in women in a rural area. Intern Arch Occup Environ Health. 1978. (41) 117-124. Iyengar G. V., Rapp A. Human placenta as a ‘dual’ biomarker for monitoring fetal and maternal environment with special reference to potentially toxic trace elements. Part 1: Physiology, function and sampling of placenta for elemental characterization. Vienna, Austria. 2001. (280) 195-206. Kantola, M., Purkunen, R., Kroger, P., Tooming, A., Juravskaja, J., Pasanen, M., Saarikoski, S., Vartiainen, T. Accumulation of cadmium, zinc, and copper In maternal blond and developmental placental tissue: differences between Finland, Estonia, and St. Petersburg. Environ Res. 2000. 83(1)54-66. Korpela H., Loueniva R., Yrjänheikki E., and Kauppila A. Lead and cadmium concentrations in maternal and umbilical cord blood, amniotic fluid, placenta and amniotic membranes. Am. J. Obsetet. Gynecol. 1986. (155) 1086-1089. Kultu T., Karagozler A.A., and Gozukara E. M. Relationship Among Placental Cadmium, Lead, Zinc, and Copper Levels in Smoking Pregnant Women. Humana Press Inc. Turkey. 2006. (114) 7-17. Osman K., Akesson A., Berglund M., Bremme K., Schütz A., Ask K., Vahter M. Toxic and essential elements in Placentas of Swedish women. Clinical Biochemistry. 2000. 33(2) 131-138. Sadler T. W. Embriologia lekarska. Med Tour Press International. Warszawa. 1993. 96-106. Slikker W., Miller R.K Placental metabolism and transfer: role of development toxicology. New York: Reven Press Ltd. 1994. 245-283. Stawarz R. Trace elements and Heavy Metals in Animals and Humans. Selected Aspect of their content and Distribution. Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Pedagogicznego. Kraków. 2009. Adres do korespondencji: Katarzyna Suprewicz Instytut Biologii Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie ul. Podbrzezie 3, 31-054 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: prof. nadzw. dr hab. Robert Stawarz 206 TOM III.indd 206 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Wolny EPISTEME 12/2011, t. II s.207-210 ISSN 1895-4421 OCENA PORAŻENIA ZBÓŻ UPRAWIANYCH W WOJEWÓDZTWIE MAŁOPOLSKIM PRZEZ GRZYBY THE EVALUATION OF FUNGAL DISEASES AFFECTING CEREALS GROWN IN THE LESSER POLAND PROVINCE Abstrakt: Choroby grzybowe są jedną z głównych przyczyn obniżenia plonów zbóż na terenie całej Polski oraz przyczyniają się do spadku wartości pozyskiwanego ziarna. Stopień porażenia zbóż jest różny w każdym okresie wegetacyjnym i uzależniony od warunków meteorologicznych. Dlatego tak ważne jest szybkie i prawidłowe rozpoznawanie patogenów porażających zboża, aby jak najwcześniej zastosować odpowiednie środki ochrony roślin. Od kwietnia do lipca 2010 r. pobierano zboża z widocznymi objawami chorobowymi i poddawano analizie mykologicznej. Przeprowadzono identyfikację gatunkową wyizolowanych szczepów a także określono stopień porażenia zbóż przez grzyby. Wyizolowano 356 szczepów grzybów, wśród których dominowały szczepy z rodzajów: Fusarium sp., Puccinia sp., Alternaria sp. Słowa kluczowe: zboża, patogen, Fusarium graminearum, Puccinia triticina Summary: Fungal diseases are one of the main causes of lowered crops in the whole area of Poland. They also contribute to the drop in the value of the obtained grain. The degree to which cereals are affected differs in every vegetation season and depends on meteorological conditions. That is why it is so important to quickly and correctly recognize pathogens affecting cereals so as to apply appropriate plant protection agents as soon as possible. From April to July 2010 cereals with visible disease symptoms were collected and subjected to mycological analysis. The isolated strains were identified for species, and the degree of fungal infection was determined. 356 strains of fungi were isolated. Among these the prevalent ones were strains of the genera Fusarium sp., Puccinia sp., Alternaria sp. Key words: cereals, pathogen, Fusarium graminearum, Puccinia triticina 207 TOM III.indd 207 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Wolny Wstęp Choroby grzybowe są jedną z głównych przyczyn obniżenia plonów zbóż na terenie całej Polski oraz przyczyniają się do spadku wartości pozyskiwanego ziarna [Nieróbca, Horoszkiewicz – Janka 2006]. Stopień porażenia zbóż jest różny w każdym okresie wegetacyjnym i uzależniony od warunków meteorologicznych [Jaczewska – Kalicka 2006, Jańczak, Pawlak 2006, Nieróbca, Horoszkiewicz – Janka 2006, Samborski 2003]. Dlatego tak ważne jest szybkie i prawidłowe rozpoznawanie patogenów porażających zboża, aby jak najwcześniej zastosować odpowiednie środki ochrony roślin. Z uwagi na duże straty w plonach wywołane przez choroby grzybowe, podjęto badania zmierzające do identyfikacji i oceny porażenia zbóż przez te drobnoustroje. Celem pracy było określenie stopnia porażenia zbóż (pszenicy (Triticum L.), owsa (Avena L.), żyta (Secale L.), pszenżyta (×Triticosecale Wittm. ex A. Camus), jęczmienia (Hordeum L.)) uprawianych w województwie małopolskim przez grzyby w roku 2010. Drugim celem pracy było zidentyfikowanie wyizolowanych szczepów, a także wyznaczenie gatunku dominującego w obrębie puli wyizolowanych szczepów. Ostatecznym celem było ustalenie, które gatunki zbóż były najczęściej porażane przez grzyby. Materiał i Metody W okresie od kwietna do lipca 2010 r. pobrano 150 roślin należących do 5 gatunków (pszenica, pszenżyto, żyto, owies, jęczmień) z pól uprawnych znajdujących się w województwie małopolskim. Nadziemne części roślin z widocznymi objawami chorobowymi umieszczano w jałowych woreczkach i dostarczano do laboratorium. Wszystkie analizy zostały wykonane w Katedrze Mikrobiologii Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w Krakowie. Izolację grzybów prowadzono wg metody seryjnych rozcieńczeń z zastosowaniem specjalistycznych podłoży mykologicznych tj. agar brzeczkowy, MEA, PDA, Czapek – Dox, a także Sabouraud agar. Hodowle były inkubowane w 24oC przez 7 dni, a następnie pojedyncze kolonie wyrośniętych grzybów były przeszczepiane na kolejne podłoża mykologiczne w celu izolacji czystych kultur. W następnej kolejności sporządzano preparaty przyżyciowe w płynie Lugola i dokonywano obserwacji mikroskopowych. W oparciu o klucze mykologiczne [Biłaj 1977, Gilman 1971, Kwaśna i in. 1991], bazując na obserwacjach makroskopowych kolonii, a także obrazie mikroskopowym zidentyfikowano wszystkie wyizolowane szczepy grzybów. Określono gatunki dominujące w puli pozyskanych patogenów zbożowych. Wyniki i ich omówienie Wyizolowano 356 szczepów grzybów należących do 17 różnych gatunków. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że wśród wyizolowanych patogenów zbożowych dominowały grzyby z następujących gatunków: Fusarium graminearum, Fusarium avenaceum, Puccinia triticina, Fusarium sporotrichioides, Fusarium oxysporum, Alternaria alternata. Uzyskane wyniki potwierdzają dane zawarte w publikacjach innych autorów [Golińska i in. 2002, Horoszkiewicz – Janka i in. 2008, Jaczewska – Kalicka 2006], którzy zwracają uwagę na powszechność występowania ww. gatunków grzybów w środowisku. Poniżej przedstawiono skład gatunkowy wyizolowanych szczepów grzybów porażających zboża. (tab.1) 208 TOM III.indd 208 3/9/12 4:49 AM Ocena porażenia zbóż uprawianych w województwie małopolskim... Liczba szczepów (n=356) Lp. Gatunek grzyba Zboże 1 Fusarium graminearum 65 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 2 Fusarium avenaceum 35 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 3 Puccinia triticina 30 Pszenica 4 Fusarium sporotrichioides 28 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 5 Fusarium oxysporum 25 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 6 Alternaria alternata 25 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 7 Microdochium nivale 20 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 8 Cladosporium herbarum 18 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 9 Blumeria graminis 17 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 10 Rhizoctonia cerealia 17 Pszenica 11 Pseudocercosporella herpotrichoides 16 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies, Pszenżyto 12 Drechslera teres 16 Jęczmień 13 Septoria tritici 15 Pszenica 14 Stagonospora nodorum 9 Pszenica 15 Puccinia striformis 8 Pszenica 16 Drechslera tritici 7 Pszenica 17 Rhynchosporium secalis 5 Pszenica, Jęczmień, Żyto, Owies Tab. 1. Wyizolowane i oznaczone gatunki patogenów grzybowych z analizowanych roślin zbożowych Ogółem wyizolowano 17 różnych gatunków grzybów, które powodują szereg chorób roślin zbożowych tj. fuzaryjną zgorzel podstawy źdźbła i korzeni, fuzariozę kłosów, rdzę brunatną oraz czerń zbóż [Biłaj 1977, Borecki 1996, Gilman 1971, Jaczewska – Kalicka 2006, Kwaśna i in. 1991]. Porażenie przez grzyby powoduje znaczny spadek ilości plonu, co w konsekwencji jest przyczyną pogorszenia jakości uzyskiwanego ziarna [Borecki 1996]. Dlatego niezwykle ważne jest wczesne i prawidłowe zidentyfikowane patogenów, co pozwala na właściwy dobór fungicydów. Wielu autorów zwraca uwagę, iż właściwie dobrane zabiegi ochrony roślin pozwalają znacznie ograniczyć rozwój chorób grzybowych, a także zapobiec stratom plonu i pogorszeniu jego jakości [Jaczewska – Kalicka 2006]. Zbożem najczęściej porażanym przez grzyby w roku 2010 na terenie województwa małopolskiego była pszenica. Wszystkie wyizolowane gatunki patogenów porażały pszenicę, jedynie Drechslera teres występowała wyłącznie na jęczmieniu. Może się to zmieniać w każdym okresie wegetacyjnym – warunki meteorologiczne [Jaczewska – Kalicka 2006, Jańczak, Pawlak 2006, Nieróbca, Horoszkiewicz – Janka 2006, Samborski 2003], ale także zabiegi agrotechniczne w dużej mierze wpływają na intensywność porażenia. Istotnym problemem, który może wpływać na stopień porażenia pszenicy przez patogeny grzybowe jest powszechność jej uprawy, często w monokulturach. Innymi czynnikami wpływającymi na porażenie pszenicy są: podatność genetyczna odmian, rodzaj gleby, gęstość siewu, zabiegi agrotechniczne, a także nawożenie azotem [Nieróbca, Horoszkiewicz – Janka 2006]. 209 TOM III.indd 209 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Wolny wnioski • Konieczne jest badanie składu gatunkowego grzybów porażających zboża w każdym sezonie wegetacyjnym. Na podstawie oceny porażenia zbóż przez patogeny grzybowe należy dobierać rodzaj fungicydu. • Dodatkowym elementem walki ze szkodnikami zbóż może być stosowanie odmian mniej wrażliwych na porażenie przez grzyby, a także odpowiednich zabiegów agrotechnicznych. • Pszenica dominuje w strukturze upraw zbóż, dlatego istotne jest szukanie odmian opornych na choroby grzybowe, a także stosowanie odpowiednich środków ochrony roślin. Literatura Biłaj W.J. 1977. Fuzarii. Kijew, Naukowa Dumka, 441 ss. Borecki Z. 1996. Nauka o Chorobach Roślin. PWRiL, Warszawa, 369 ss. Horoszkiewicz – Janka J., Jajor E., Korbas M. 2008. Wpływ grzybów toksynotwórczych na wybrane cechy jakościowe plonu zbóż i rzepaku. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48 (3) Kwaśna H., Chełkowski J., Zajkowski P. 1991. Fusarium. Grzyby, t. 22, PAN, Warszawa–Kraków, Gilman, J.C. 1971. A Manual of Soil Fungi, 2nd Ed. Iowa State College Press, Ames, Iowa, p.450. Golińska B., Narożna D., Mądrzak C., 2002. Zastosowanie metod molekularnych do wykrywania, identyfikacji i charakterystyki grzybów z rodzaju Fusarium. Biotechnologia, 3,165-177 Jaczewska – Kalicka A. 2006. Zmienność nasilenia rozwoju chorób grzybowych pszenicy ozimej w latach 2001 – 2005. Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (1) Nieróbca A., Horoszkiewicz – Janka J. 2006. Wpływ warunków pogodowych na występowanie grzybów patogenicznych w uprawie pszenicy ozimej Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (2) Jańczak C., Pawlak C. 2006. Występowanie i szkodliwość Mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis) w pszenicy ozimej w latach 2003–2005 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (2) Samborski A.S. 2003. Agrometeorologiczne uwarunkowania pojawiania się chorób grzybowych na częściach nadziemnych pszenicy ozimej na Zamojszczyźnie w latach 1976–1995. Wyd. AR Lublin, Z. 267: 30–40. Adres do korespondencji: Katarzyna Wolny Katedra Mikrobiologii, Wydział Rolniczo – Ekonomiczny Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. A. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. zw. dr hab. Wiesław Barabasz 210 TOM III.indd 210 3/9/12 4:49 AM Gabriela Zięć Halina Gambuś EPISTEME 12/2011, t. II s.211-219 ISSN 1895-4421 ZAWARTOŚĆ AKRYLOAMIDU I JAKOŚĆ CHLEBA PSZENNEGO W ZALEŻNOŚCI OD UDZIAŁU MĄKI OWSIANEJ WHEAT BREAD QULITY AND DETERMINATION OF ACRYLAMIDE DEPENDING OF ADDITION OF OAT FLOUR Abstrakt: Celem podjętych badań była ocena wpływu mąki owsianej stanowiącej odpad po produkcji koncentratu b-D – glukanu, na zawartość akryloamidu i jakość chleba. Mąkę owsianą stosowano jako zamiennik mąki pszennej, w ilość 50 i 30% w stosunku do masy mąki. Wypieczono chleby pszenne (standardowe), pszenno-owsiane 50/50% oraz chleby pszenno-owsiane 70/30% metodą bezpośrednią (jednofazową). W uzyskanych chlebach oznaczono objętość oraz profil tekstury i wilgotność miękiszu. Stwierdzono, że objętość chlebów zmniejszała się wraz ze wzrostem udziału mąki owsianej, natomiast udział mąki owsianej istotnie zwiększył twardość, żujność i odbojność miękiszu. Oznaczono również ilość akryloamidu metodą HPLC, w celu porównania z chlebem pszennym (standardowym). Zaobserwowano istotne zmiany w ilości akryloamidu w chlebach z 50% udziałem mąki owsianej. Słowa kluczowe: mąka: owsiana i pszenna, jakość chleba, akryloamid Summary: The main goal of presented study was to evaluate the impact of oat flour which is concentrate waste from the production b-D-glucan, the acrylamide content and quality of bread. Oat flour was used as a substitute for wheat flour, the amount of 50 and 30% by weight of flour. Wheat breads (standard), wheat-oat 50/50%, and bread wheat and oat 70/30% of the direct method (single phase) were baked. The resulting breads were determined volume and profile of the texture and moisture of the crumb. It was found that the volume of bread decreased with the increase in the share of oat flour, as well as a higher content of oat flour significantly increased hardness, resilience and chewiness crumb. The quantity of acrylamide was determined by HPLC for comparison with bread wheat (standard). There were significant changes in the amount of acrylamide in the breads with a 50 % share of oat flour. Key words: flour: oat ad wheat, quality of bread, acrylamide 211 TOM III.indd 211 3/9/12 4:49 AM Gabriela Zięć, Halina Gambuś Wstęp Chleb towarzyszy człowiekowi od starożytności. Jest jednym z podstawowych produktów najczęściej konsumowanych przez człowieka, ponieważ jest ogólnodostępny na rynku. O jego powszechności decyduje wysoka wartość energetyczna oraz sporządzanie z niego posiłków w prosty sposób. Przeciętna konsumpcja chleba w ciągu roku wynosi około 67 kg na osobę [Dmochowska 2007]. Coraz częściej przez konsumentów wybierane jest pieczywo wzbogacane różnego rodzaju dodatkami. Często są to dodatki naturalne, takie jak: produkty z jęczmienia, lnu, otręby oraz zarodki pszenne i żytnie, czy produkty gryczane. Wzrastającym zainteresowaniem cieszy się również chleb z dodatkiem produktów owsianych tj. otrąb, mąki owsianej całoziarnowej i płatków owsianych, jak również mąki owsianej zwykłej [Kawka i Gąsiorowski 1995a i b; Kawka 2009]. Skład ziarna owsa jest bardzo korzystny z punktu widzenia żywienia człowieka (duża zawartość białka o korzystnym składzie aminokwasowym, korzystny skład puli kwasów tłuszczowych, z uwagi na dużą zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych oraz dużą zawartość rozpuszczalnych w wodzie β-glukanów, a także antyoksydantów) [Bartnikowska 2003; Butt i in. 2008]. Przetwory owsiane charakteryzują się hipocholesterolemicznym i hipoglikemicznym działaniem [Bartnikowska i Lange 2000; Dhillon i Bhatia 2008]. Stosowanie zatem produktów owsianych pozwala na wzbogacenie chleba w białko o wysokiej wartości biologicznej (zwiększonej zawartości lizyny, asparaginy i argininy), a także dostarczenie znacznych ilości cennego tłuszczu oraz błonnika pokarmowego [Gambuś i in. 2003; 2006; Wolska i in. 2009]. Sięgając po produkty zbożowe konsumenci przekonani są o ich walorach prozdrowotnych, natomiast rzadko kiedy mają świadomość, że niosą one także pewne zagrożenia zdrowotne. W kwietniu 2002 roku Szwedzki Narodowy Urząd ds. Żywności (Swedish National Food Administration) i naukowcy z Uniwersytetu w Sztokholmie ogłosili raport o akryloamidzie – związku szkodliwym dla zdrowia, który powstaje w żywności pod wpływem obróbki termicznej. Dużą zawartość tego związku wykryli oni w chipsach, chrupkach zbożowych i chlebie chrupkim oraz w płatkach śniadaniowych [FAO/WHO Health Implications of Acrylamide in Foods]. Międzynarodowa Agencja Badań nad rakiem zakwalifikowała akryloamid jako potencjalnie kancerogenny dla ludzi [FAO/WHO Health Implications of Acrylamide in Foods]. Badania mechanizmu powstawania tego związku wykazały, że tworzy się on podczas obróbki termicznej żywności (smażenia, pieczenia, zapiekania), a głównie podczas reakcji Maillarda. Jest ona indukowana ciepłem i zachodzi pomiędzy cukrami redukującymi (pentozy, heksozy i niektóre dwucukry), a aminokwasami (głównie kwasem asparaginowym) [Surdyk i Rosen 2004; Szczerbina 2005]. Z badań przeprowadzonych przez Zakład Higieny i Ekologii UJCM w Krakowie [Jankowska i in. 2009] wynika, że wbrew powszechnemu przekonaniu, w populacji polskich dzieci to nie chipsy są głównym składnikiem diety wpływającym na dzienne spożycie akryloamidu. Zarówno wśród dzieci jak również dorosłych, największy udział w ogólnym spożyciu tego związku ma pieczywo. W związku z tym, że w mące owsianej, stanowiącej odpad przy produkcji koncentratu błonnikowego „Betaven” oznaczono dwukrotnie większą zawartość kwasu asparaginowego w porównaniu z mąką pszenną [Zięć i in. 2010] oraz ze względu na ewentualne uszkodzenie ziarenek skrobi (mąka była poddana obróbce hydrotermicznej) istnieje możliwość powstawania większej ilości akryloamidu w chlebie z udziałem tej mąki niż w konwencjonalnym pieczywie. Dlatego też celem badań było określenie zawartości akryloamidu oraz jakości wzbogacanego chleba pszennego, w zależności od udziału mąki owsianej odpadowej. 212 TOM III.indd 212 3/9/12 4:49 AM Zawartość akryloamidu i jakość chleba pszennego... Materiał i metody Materiał badawczy stanowiły chleby mieszane pszenno-owsiane z odpadowej mąki owsianej pochodzącej z firmy Microstructure w Warszawie i pszennej typu 650, zakupionej w PZZ Kraków S.A.. Z mąki pszennej i mieszanek pszenno-owsianych, które zawierały 30 i 50 % mąki owsianej w stosunku do masy mąki pszennej, sporządzono ciasto o konsystencji 350 j. B. w miesiarce spiralnej Diosna typ SP 12 przez 9 min (3 min przy wolnych obrotach i 6 min przy szybkich obrotach). Pierwszą fermentację prowadzono przez 15 min, następnie po uformowaniu kęsów o masie 250g, przez 30 min prowadzono końcową fermentację w temp. Ok. 40◦C i 85 % wilgotności względnej. Chleby wypiekano w temp. 230◦ w ciągu 30 min w piecu MIWE CONDO typ CO 2 608,metodą bezpośrednią według receptury opracowanej w Katedrze Technologii Węglowodanów (tab. 1). Chleb Mąkapsze-nna typ 650 [g] Mąka owsiana [g] Drożdże [g] Sól [g] Woda [cm3] Standard 1000 - 30 20 636 30 % 700 300 30 20 670 50 % 500 500 30 20 670 Tab. 1. Receptura chlebów pszenno-owsianych Chleby przeznaczone do badań w stanie świeżym analizowano w dniu wypieku. Po 2-godzinym chłodzeniu zmierzono masę i objętość chlebów w materiale sypkim, posługując się nasionami rzepaku wg PN-a-74108:1996. Chleby przeznaczone do przechowywania pakowano w woreczki z folii polietylenowej HDPE i przechowywano w komorze przechowalniczej w temp. 20◦ i wilgotności względnej 64% przez trzy kolejne dni. Próbki przeznaczone do oznaczeń akryloamidu wysuszono w temperaturze pokojowej, a następnie zmielono w młynku Zelmer typu 886.8. Wykonano następujące analizy: • obliczono wydajność pieczywa i stratę wypiekow [Analiza zbóż i przetworów zboowych 1981] • oznaczono wilgotność chlebów podczas przechowywania wg metody AAC 925.10, 2006 • oznaczono profil tekstury miękiszu chlebów w teksturometrze TA. XT. Plus. (Stable micro Systems). Oznaczenia wykonywano stosując próbnik P-20, szybkość przesuwu 5mm/s, mierząc odkształcenie w warstwie 10 mm. Oznaczono następujące parametry miękiszu: twardość – jako siłę potrzebną do osiągnięcia określonej deformacji produtku, żujność – energię wymaganą podczas żucia do rozdrobnienia produktów i odbojność (sprężystość natychmiastową) – zdolność do powrotu produktu do formy wyjściowej po pierwszym ściśnięciu [Surówka 2002] • zawartość akryloamidu metodą HPLC/UV wg [Paleologos i Kontominas 2005], stosujc zestaw chromatograficzny firmy Knauer. Wodny ekstrakt do oznaczenia przygotowywano w następujący sposób: do probówki wirówkowej umieszczonej w naczynku homogenizatora, odważano 5 g zmielonego i wysuszonego wcześniej chleba i dodawano 5 cm3 wody destylowanej. Zawiesinę homogenizowano przez 5 minut, następnie dodawano 10 cm3 wody i pozostawiano w łaźni wodnej nagrzanej do 70◦ przez 30 minut. Po upływie 30 minut próbkę odwirowywano (12000 rpm, 20 min, 4◦C) i supernatant filtrowano przez bibułę do kolbki miarowej o pojemności 10 cm3. Z otrzymanego roztworu pobierano 1 cm3 i dodawano 9 cm3 heksanu, mieszano 213 TOM III.indd 213 3/9/12 4:49 AM Gabriela Zięć, Halina Gambuś i rozdzielano w rozdzielaczu. Warstwę bez heksanu nastrzykiwano na jonowymienną kolumnę H+. Detekcję akryloamidu uzyskiwano przy przepływie 0,4 cm3/min i długości fali 200 nm. Wyniki w pracy podano jako średnie z co najmniej dwóch powtórzeń. Poddano je jednoczynnikowej analizie wariancji (ANOVA), stosując program komputerowy Statistica 8.0. Istotność różnic wykazano testem Duncana przy α ≤ 0,05. WyniKi i dySKuSjA Chleb z 30 % udziałem mąki owsianej odznaczał się mniejszą objętością od chleba standardowego (pszennego) (ryc. 1). Najmniejszą objętością charakteryzował się chleb z 50% udziałem mąki owsianej. Z badań wcześniejszych wiadomo, że wszelkie dodatki do chleba pogarszają z reguły jego objętość [Gambuś i in. 2003, 2006; Flander i in. 2007; Kawka 2009]. Ryc. 1. Objętość badanych chlebów *Różne litery w kolumnach oznaczają statystycznie istotne różnice przy poziomie istotności α=0,05 Zmniejszenie objętości chlebów pszenno-owsianych można wiązać ze wzrostem ilości białek rozpuszczalnych i frakcji azotu niebiałkowego oraz zmniejszeniem ilości frakcji gliadyny i gluteniny, tworzących kompleks glutenowy [Gambuś i in. 2003, 2006; Kawka 2009]. Rodzaj chleba Masa chleba zimnego [g] Strata wypiekowa całkowita [%] Wydajność pieczywa [%] Wilgotność miękiszu [%] Standard (pszenny) 216,0 a* 14,0 b 141,6 a 41,9 a Pszenno-owsiany 70/30 216,5 a 13,5 b 144,0 a 42,5 b Pszenno-owsiany 50/50 221,0 b 12,0 a 147,6 b 42,9 b Tab. 2. Wpływ udziału mąki owsianej na jakość chlebów *Różne litery w kolumnach oznaczają statystycznie istotne różnice przy poziomie istotności α=0,05 214 TOM III.indd 214 3/9/12 4:49 AM Zawartość akryloamidu i jakość chleba pszennego... Chleb z 30 % udziałem mąki owsianej odznaczały się istotnie większą wydajnością pieczywa i istotnie mniejszą stratą wypiekową całkowitą, w porównaniu z chlebem pszennym (tab. 2). Jest to prawdopodobnie związane z większą wodochłonnością mieszanki mąki pszennej i owsianej [Gambuś i in. 2003, 2006] i większą zdolnością zatrzymania wody w miękiszu w chlebach z mąką owsianą, zwłaszcza z jej większym 50 % udziałem. Świadczy o tym największa masa chleba zimnego i największa wilgotność miękiszu tego chleba w dniu wypieku (tab. 2) Wartości profilu tekstury miękiszu badanych chlebów zarówno w dniu wypieku jak i podczas 3-dobowego przechowywania przedstawiono na ryc. 2, 3, 4. Wykazano istotne różnice w twardości, odbojności i żujności miękiszu chlebów pszenno-owsianych, w porównaniu z miękiszem chleba pszennego. Udział 30 i 50 % mąki owsianej spowodował istotny wzrost twardości w porównaniu do chleba standardowego, zarówno w dzień wypieku jak i podczas 3-dobowego przechowywania. W badaniach wcześniejszych wykazano, że mąka owsiana użyta do wypieku odznacza się prawie dwukrotnie większą zawartością włókna pokarmowego w porównaniu z mąką pszenną [Zięć i in. 2010], co może tłumaczyć pogorszenie tekstury w badanych chlebach [Gambuś i in. 1999]. Odbojność miękiszu pieczywa była istotnie mniejsza w przypadku chlebów pszenno-owsianych, zarówno w dzień wypieku jak i podczas 3-dobowego przechowywania, w porównaniu z chlebem pszennym. Nie zanotowano istotnych różnic w odbojności pomiędzy chlebami z różnym udziałem mąki owsianej (ryc. 3). Ryc.2 Twardość miękiszu pieczywa pszennego i pszenno-owsianego w dniu wypieku i podczas 3 dni przechowywania Ryc.3 Odbojność miękiszu pieczywa pszennego i pszenno-owsianego w dniu wypieku i podczas 3 dni przechowywania 215 TOM III.indd 215 3/9/12 4:49 AM Gabriela Zięć, Halina Gambuś W przypadku chleba pszennego i pszenno-owsianego 70/30 % nie zaobserwowano istotnych zmian w żujności, natomiast chleb pszenno-owsiany 50/50 % charakteryzował się znacznie większą żujnością podczas 3-dobowego przechowywania, w porównaniu z chlebem standardowym oraz chlebem pszenno-owsianym 70/30 %. Ryc.4 Żujność miękiszu pieczywa pszennego i pszenno-owsianego w dniu wypieku i podczas 3 dni przechowywania Podczas 3-dobowego przechowywania wszystkich badanych chlebów, wilgotność miękiszu uległa niewielkiemu zmniejszeniu, niezależnie od składu surowcowego, ale były to różnice nieistotne statystycznie (tab. 3), co potwierdza wcześniejsze badania na ten temat [Gibiński i in. 2010] Dni przechowywania 0 1 2 3 Rodzaj chleba Wilgotność miękiszu Pszenny - standard 41,9 a* Chleb pszenno-owsiany 70/30 42,5 a Chleb pszenno-owsiany 50/50 42,9 a Pszenny - standard 41,5 a Chleb pszenno-owsiany 70/30 42,0 a Chleb pszenno-owsiany 50/50 42,6 a Pszenny - standard 41,2 a Chleb pszenno-owsiany 70/30 41,6 a Chleb pszenno-owsiany 50/50 42,0 a Pszenny - standard 41,0 a Chleb pszenno-owsiany 70/30 41,3 a Chleb pszenno-owsiany 50/50 41,8 a Tab. 3. Wilgotność miękiszu badanych chlebów w dniu wypieku i podczas 3-dobowego przechowywania, *Różne litery w kolumnach oznaczają statystycznie istotne różnice przy poziomie istotności α=0,05 W badanych chlebach oznaczono również zawartość akryloamidu. Zaobserwowano nieznaczny wzrost zawartości tego związku chlebach z udziałem mąki owsianej (ryc. 5), mimo prawie 216 TOM III.indd 216 3/9/12 4:49 AM Zawartość akryloamidu i jakość chleba pszennego... dwukrotnie większej zawartości kwasu asparaginowego w tej mące, w porównaniu z mąką pszenna [Zięć i in. 2010]. Wynika to prawdopodobnie z większej zawartości wody w cieście, a następnie w miękiszu chlebów mieszanych pszenno-owsianych, co może ograniczać tworzenie się akryloamidu, zwłaszcza w chlebach z 50 % udziałem odpadowej mąki owsianej. Wiadomo bowiem, że podczas pieczenia chleba zwiększenie wilgotności miękiszu o 1 % może zmniejszyć tworzenie się akryloamidu o 30 % [Czerwiecki 2005]. Zastosowanie do wzbogacenia chlebów pszennych 30 % udziału mąki owsianej odpadowej nie niesie zatem ryzyka zagrożenia zdrowotnego spowodowanego zawartością akryloamidu, ale wpływa niekorzystnie na teksturę produktu finalnego. Ryc. 5 Zawartość akryloamidu w badanych chlebach, *Różne litery w kolumnach oznaczają statystycznie istotne różnice przy poziomie istotności α=0,05 Wnioski • Stwierdzono, że w miarę zwiększania udziału mąki owsianej (30 i 50 %) zmniejsza się objętość bochenków badanych chlebów, w porównaniu z chlebem standardowym. • W badanych chlebach pszennym i pszenno-owsianym zróżnicowany udział mąki owsianej wpłynął istotnie na zwiększenie twardości, odbojności i żujności miękiszu, w porównaniu z chlebem standardowym przez cały okres 3-dobowego przechowywania. • Chleb z 50 % udziałem mąki owsianej odznaczał się większą zawartością akryloamidu, w porównaniu z chlebem standardowym. • Ze względu na walory teksturalne chlebów pszenno-owsianych mąkę owsianą odpadową z powodzeniem można zagospodarować do wzbogacenia jasnego pieczywa pszennego w ilości do 30 %. 217 TOM III.indd 217 3/9/12 4:49 AM Gabriela Zięć, Halina Gambuś Literatura AOAC. Official Methods of Analysis, 18th Edition, Gaithersburg, Association of Analytical Chemists International, 2006. Bartnikowska E., Lange E., 2000. Znaczenie dietetyczne przetworów owsianych i ich wpływ na stężenie cholesterolu w osoczu oraz poposiłkową glikemię. ‘Żywność. Nauka, Technologia, Jakość, 1(22), 18-36. Bartnikowska E., 2003. Przetwory z ziarna owsa jako źródło ważnych substancji prozdrowotnych w żywieniu człowieka. Biuletyn IHAR, 229, 235-245 Butt M.S., Tahir-Nadeem M., Khan M. K. I., Sabir R., Butt M. S., 2008. Oat: unique among cereals. Eur. J. Nutr., 47, 68- 79. Czerwiecki L., 2005. Akryloamid – niechciany składnik przetworów zbożowych i pieczywa. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 10, 23-24. Dhillon P., Bhatia A., 2008. Hypercholesterolemic and Immunomodulatory Effects of of Oat Extracts containing β-glucan. Res. J. Immunol., 1 (1), 29-35. Dmochowska H. (pod red.), 2007. Rocznik statystyczny Rzeczypospolitej Polskiej. GUS, Warszawa. FAO/WHO. 2002. Health Implications of acrylamide in Food. Report of a joint. FAO/WHO consultation WHO headquarters, Geneva, Swizerland. Flander L., Salmenkallio – Marttila M., Suartti T., Autio K., 2007. Optimization of ingradients and baking process for improved whoelmeal oat bread quality. LWT, 40, 860-870. Gambuś H., Golachowski A., Nowotna A., Bala-Piasek A., Gumul D., 1999. Wpływ dodatku ekstradowanych otrąb na jakość chleba pszennego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (21), 128-140. Gambuś H., Pisulewska E., Gambuś F., 2003. Zastosowanie produktów przemiału owsa nieoplewionego do wypieku chleba. Biuletyn IHAR, 229, 283-290. Gambuś H., Gambuś F., Pisulewska E., 2006. Całoziarnowa mąka owsiana jako źródło składników dietetycznych w chlebach pszennych. Biuletyn IHAR, 239, 259-267. Gibiński M., Gambuś H., Nowakowski K., Mickowska B., Pastuszka D., Augustyn G., Sabat R., 2010. Wykorzytanie mąki owsianej – produktu ubocznego przy produkcji koncentratu z owsa – w piekarstwie. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (70), 56-75. Analiza zbóż i przetworów zbożowych, 1981. Praca zbiorowa pod redakccją Jakubczyka T. i Habera T. Skrypt SGGW, Warszawa. Jankowska J., Helbin J., Potocki A., 2009. Akryloamid jako substancja obca w żywności. Prob. Hig. Epidemio., 90 (2, 171-174.). Kawka A., Gąsiorowski H., 1995a. Produkty owsiane w piekarstwie I. Wpływ otrąb owsianych dietetycznych na jakość chleba. Przegl. Piek. i Cuk., 43, 4, 4-5. Kawka A., Gąsiorowski H., 1995b. Produkty owsiane w piekarstwie II. Wpływ mąki owsianej na jakość chleba. Przegl. Piek. i Cuk., 43, 5, 8-10. 218 TOM III.indd 218 3/9/12 4:49 AM Zawartość akryloamidu i jakość chleba pszennego... Kawka A., 2009. Możliwości wzbogacania wartości odżywczych dietetycznych i funkcjonalnych pieczywa. Żywność wzbogacona i nutraceutyki, PTTŻ Oddz. Małopolski, Kraków 109-122. Paleogos E. K., Kontominas M. G., 2005 Determination of acrylamide and methacrylamide by normal phase high performance liquid chromatography and UV detection. Journal of Chromatography 1077, (2) 128-135. PN-A-74108:1996. Pieczywo. Metody badań. Surdyk N., Rosen J., 2004. Effects of aspargines, fructose and baking conditions on acrylamide content in yeast-leavened wheat bread. J. Agric. Food Chem., 52, 2047-2051. Surówka K., 2002. Tekstura żywności i metody jej badania. Przem. Spoż. 10, 12-17. Szczerbina T., 2005. Akryloamid - potencjalnie rakotwórcza substancja występująca w żywności. Kosmos, 4, 367-372. Wolska P., Ceglińska A., Rudzińska A., 2009. Wpływ dodatku produktów owsianych na jakość pieczywa pszennego. Nauka, Przyroda, Technologie, 3 (4), 1-8. Zięć G., Gambuś H., Gumul D., Kowalski S., Łukasiewicz M., 2010. Pasting properties and chemical comsposition of the new oat flour, obtained in the β - D - glucans concentrate production., Editor: Markoš, J., In Proceedings of the 37th International Conference of Slovak Society of Chemical Engineering, Tatranské Matliare, Slovakia, 1526–1526. Adres do korespondencji: Gabriela Zięć Katedra Technologii Węglowodanów, Wydział Technologii Żywności Uniwersytet Rolniczy w Krakowie al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: Opiekun naukowy: prof. dr hab. Halina Gambuś 219 TOM III.indd 219 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 220 3/9/12 4:49 AM III. ZOOTECHNIKA I WETERYNARIA TOM III.indd 221 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 222 3/9/12 4:49 AM Michał Dudek Andrzej Rabsztyn EPISTEME 12/2011, t. II s.223-226 ISSN 1895-4421 OCENA JAJ KUR RASY BARRED PLYMOUTH ROCK W DWÓCH OKRESACH NIEŚNOŚCI ASSESSMENT OF EGG QUALITY OF BARRED PLYMOUTH ROCK HENS IN TWO PERIODS OF LAY Abstrakt: Celem badań była ocena wybranych cech jakości jaj pochodzących od rasy kur z polskiej fermy zarodowej, pozyskanych z początku i końca nieśności stada. Materiał do badań stanowiły jaja kur Barred Plymouth Rock (P55), pochodzących z Zarodowej Fermy Kur w Rszewie. Masa jaja kur na początku nieśności wynosiła 50,1 g i była istotnie niższa niż masa jaj uzyskanych w 50 tygodniu życia – 61,8 g. Największą wartość jednostek Haugha (99,9) oraz wysokości białka (9,7mm) stwierdzono w jajach pochodzących z 26 tygodnia życia kur. Wraz z wydłużaniem okresu nieśności pozyskane jaja charakteryzowały się pogarszającymi wartościami zarówno jednostek Haugha (74,4) oraz wysokości białka (5,8). Jaja uzyskane w 50 tygodniu życia kur cechowały się również jaśniejszą barwą żółtka, lecz masa żółtka i jego procentowy udział w jaju były istotnie większe w porównaniu do jaj uzyskanych w 26 tygodniu życia ptaków. Wraz z przebiegiem nieśności nie zanotowano statystycznie istotnych różnic w barwie skorupy jaj, jej grubości, gęstości i wytrzymałości, odnotowano statystycznie istotną różnicę dotyczącą indeksu kształtu jaja. Słowa kluczowe: kury ogólnoużytkowe, jakość jaj Summary: The experiment was aimed at evaluation of some physical traits of eggs from the onset of lay and from the later period (after peak of production) of the first season of laying in Barred Plymouth Rock (P55) hens originating from Polish egg-type pedigree farm at Rszew. Analyses of egg quality were accomplished in 26 and 50 weeks of age of hens, with an electronic EQM device. Egg weight at the beginning of laying was 50.1 g and it was significantly lower than in 50 weeks of age – 61,8 g. The highest Haugh unit score (99.9) and albumen height (9.7 mm) were noted in the eggs in 26 weeks of age. These parameters lowered with age of layers, the Haugh unit score and the albumen height in 50 weeks being 74.4 and 5.8 mm, respectively. Yolk proportion in egg increased from 26 to 50 weeks of age but yolk mass and yolk colour index (la Roche) diminished with the age of layers. No statistical differences were found in shell colour, shell thickness, shell density and strength between eggs in 26 and 50 weeks. Statistically significant differences were observed in egg shape index. Key words: dual-purpose hens, egg quality 223 TOM III.indd 223 3/9/12 4:49 AM Michał Dudek, Andrzej Rabsztyn Wstęp Produkcja jaj konsumpcyjnych w Polsce w 2001 roku w zaledwie 10 % opierała się o rodzime zestawy komercyjne kur nieśnych, pochodzące z polskich ferm zarodowych [Wężyk, 2003]. W 2009 uległa likwidacji jedna z trzech dotychczas istniejących polskich ferm zarodowych kur nieśnych [Jarek i in., 2010], co w konsekwencji prowadzi do dalszego wypierania materiału krajowego na rzecz materiału zagranicznego. Stwarza to zagrożenie dla bioróżnorodności, gdyż tylko nieliczne grupy wydajnych mieszańców towarowych wykorzystywane są do produkcji jaj. Polskie zestawy hodowlane pod względem cech nieśnych w warunkach chowu półintensywnego przewyższają zestawy importowane, lecz są eliminowane z produkcji fermowej z powodów czysto ekonomicznych [Dziadek, 2002]. Obecnie obserwuje się powolny nawrót do tradycyjnego chowu wolnowybiegowego. Do tego celu nie nadają się wysoko wyspecjalizowane kury przystosowane do chowu klatkowego [Dziadek, 2002]. Celem badań była ocena wybranych cech jakości jaj od kur rasy ogólnoużytkowej, pochodzącej z polskiej fermy zarodowej. Istotne było określenie wpływu wieku niosek na cechy fizyczne jaja istotne z punktu widzenia konsumenta. Materiał i metody Materiał do badań stanowiły jaja kur Barred Plymouth Rock (P55). Pisklęta przeznaczone do doświadczenia odchowywane były zgodnie z podstawowymi wymaganiami zoohigienicznymi i żywione mieszanką pełnoporcjową dostosowaną do wieku ptaków. Liczebność grupy wynosiła ok. 500 niosek utrzymywanych na ściółce, bez dostępu do wybiegów, żywionych ad libitum standardową mieszanką pełnoporcjową dla niosek reprodukcyjnych, bez dodatku barwników. Stosowana mieszanka paszowa zawierała: 16,8% białka ogólnego, 11,6% popiołu, 6,2% tłuszczu, 5,7% włókna surowego. Jaja przeznaczone do badań zebrano w dwóch okresach nieśności tj. 26. i 50. tygodniu życia. Procent nieśności stada w okresach zbioru jaj do badań wynosił odpowiednio 45,5% i 43%. Z każdego okresu nieśności pobrano losowo 30 jaj, które następnego dnia po zbiorze poddano ocenie jakościowej przy pomocy aparatury EQM ( Egg Quality Measurements). Wytrzymałość skorupy (N) mierzono aparatem Egg Crusher. Uzyskane wyniki badań poddano analizom statystycznym, do porównania średnich zastosowano test Tukeya stosując pakiet SAS. Wyniki Wyniki badań przedstawiono w tabeli 1. Średnia masa jaj na początku nieśności wynosiła 50,1 g i była istotnie niższa niż średnia masa jaj kur z końca nieśności – 61,8 g. Największą wartość jednostek Haugha (99,9) oraz wysokości białka (9,7mm) stwierdzono w jajach kur pochodzących z 26 tygodnia życia. Wraz z wydłużaniem okresu nieśności pozyskane jaja charakteryzowały się pogarszającymi wartościami zarówno jednostek Haugha (74,4) oraz wysokości białka (5,8). Jaja uzyskane w 50 tygodniu życia kur charakteryzowały się również jaśniejszą barwą żółtka - 4,4, w porównaniu do wartości - 5,8, jaką uzyskano w jajach kur młodych. Jednakże masa żółtka ( 16,7 g) i jego procentowy udział w jaju ( 27,1 %) były istotnie większe w porównaniu do jaj uzyskanych w 26 tygodniu życia ptaków, odpowiednio 11,3 g i 22,5 %.. Wraz z przebiegiem nieśności nie zanotowano statystycznie istotnych różnic w barwie skorupy jaj, jej grubości, gęstości i wytrzymałości, odnotowano statystycznie istotną różnicę dotyczącą indeksu kształtu jaja. Dyskusja Przedstawione wyniki badań wykazały, iż istnieją różnice dotyczące fizycznych cech jaj uzyskanych w różnych okresach nieśności niosek. Badania wykazały, że największe jaja znosiły kury w drugim okresie nieśności. Masa jaja według Romanova [1995] zależy od 224 TOM III.indd 224 3/9/12 4:49 AM Ocena jaj kur rasy Barred plymouth rock w dwóch okresach nieśności czynników genetycznych. Na masę jaja wpływ mają również czynniki środowiskowe, a głównie warunki termiczne i żywienie [Brzóska i in., 2000]. Wyniki otrzymane przez Sokołowicz i Krawczyk [2004] wskazują na wiek kur jako cechę mającą wpływ na masę jaja. Otrzymane wartości potwierdzają, iż jaja kur młodych były mniejsze niż jaja kur uzyskane w późniejszym okresie nieśności. Czaja i Gornowicz [2006] stwierdziły, że jaja pochodzące z wcześniejszego okresu nieśności wyróżniały się istotnie wyższymi wartościami jednostek Haugha oraz wysokości białka. Cecha / Trait 26 tydzień życia 50 tydzień życia _x V% _x V% Barwa skorupy (% bieli) 34,7 14,0 35,7 16,3 Masa jaja (g) 50,1a 5,1 61,8b 7,0 Wysokość białka (mm) 9,7a 11,7 5,8b 17,6 Jednostki Haugha (HU) 99,8a 4,8 74,4b 11,2 Masa żółtka (g) 11,3a 8,1 16,7b 8,8 Udział żółtka (%) 22,5 8,6 27,1 7,6 Barwa żółtka (La Roche) 5,8b 29,9 4,4a 34,1 Grubość skorupy (μm) 318,5 7,8 333,4 8,4 Gęstość skorupy (mg˟cm ̄ ³) 76,0 11,0 76,5 10,5 Wytrzymałość skorupy (N) 31,7 35,3 29,9 35,8 Indeks kształtu (%) 77,3a 2,8 73,8b 3,3 Udział skorupy (%) 10,3b 8,3 9,6a 8,3 Tab. 1. Wybrane cechy jakościowe jaj kur P55 w wieku 26 i 50 tygodniu życia, a,b,…wartości średnie cech oznaczone w wierszach różnymi literami różnią się statystycznie istotnie ( P≤ 0,01) W przeprowadzonym doświadczeniu zaobserwowano podobną zależność - największą wartość jednostek Haugha i wysokość białka stwierdzono w jajach kur P55 w 26 tygodniu życia. Wyższa wartość jednostek Haugha, które służą do oceny konsystencji białka i są ściśle skorelowane z logarytmem wysokości białka skorygowanym na masę jaja [Świerczewska, 1997], a także większa wysokość białka w jajach z początkowej fazy nieśności mogą świadczyć o ich korzystniejszych cechach. W przeprowadzonym doświadczeniu wiek niosek miał wpływ na jakość białka jaja. Według Michalak i Mróz [2003] wraz z wiekiem kur następuje pogorszenie jakości białka co zostało zaobserwowane również w doświadczeniu własnym. Czaja i Gornowicz [2006] stwierdziły jaśniejsze wybarwienie żółtka w jajach pochodzących od niosek towarowych po szczycie nieśności, wyrażone jednostkami La Roche’a, co zaobserwowano również w jajach kur P55 pochodzących z drugiego okresu nieśności. Jedną z najważniejszych cech zewnętrznych jaj kurzych jest jakość skorupy [Sokołowicz i Krawczyk 2004, Kamińska i Skraba 1992] . Jakość skorupy jaja jest wynikiem oddziaływania czynników genetycznych, temperatury otoczenia, żywienia oraz zdrowotności niosek [Roland i Bryand 2000]. W pierwszym jak i drugim badanym okresie nieśności nie stwierdzono istotnych różnic w gęstości, grubości i wytrzymałości skorupy jaj, na uwagę zasługuje wysoki współczynnik zmienności wytrzymałości skorupy. Nie stwierdzono spadku 225 TOM III.indd 225 3/9/12 4:49 AM Michał Dudek, Andrzej Rabsztyn intensywności barwnika w skorupach jaj starzejących się kur w przeciwieństwie do wyników uzyskanych przez Sokołowicz i Krawczyk [2004]. Wyczerpanie barwnika skorupy jaj może być związane z wiekiem, ale tylko u niektórych grup genetycznych [Michalak i Mróz, 2003]. Ciemna barwa skorupy jaj kur P55, pozwala sądzić, iż mogą się one cieszyć większym zainteresowaniem ze strony rodzimych konsumentów poszukujących jaj o intensywnie ciemno-brązowej barwie skorupy [Świerczewska, 1997]. Podsumowując przeprowadzone badania można stwierdzić, że jaja pochodzące od kur P55 różnią się pod względem niektórych istotnych cech w zależności od wieku niosek. Największe jaja znosiły kury na końcu nieśności. Nie odnotowano istotnych różnic w barwie skorupy jaj pochodzących od niosek zarówno w 26 jak i 50 tygodniu życia. Największą wartość jednostek Haugha oraz wysokości białka stwierdzono w jajach kur P55 w 26 tygodniu życia, co świadczy o ich wyższej wartości konsumpcyjnej. Literatura Brzóska F., Koreleski J., Herbut E. (2000). Środowisko a jakość produktów pochodzenia zwierzęcego. Rocz. Nauk. Zoot., Supl., 4: 17-61 Czaja L., Gornowicz E. ( 2006 ). Wpływ genomu oraz wieku kur na jakość jaj spożywczych. Rocz. Nauk. Zoot., T. 33, z. 1 ( 2006 ) 59-70. Dziadek K. ( 2002). Dzień dzisiejszy hodowli drobiu w Polce - aktualne problem. www.ppr.pl/ artykul-dr-hab-krystian-dziadek-725.php z dnia 21.01.2011 r. Kamińska B., Skraba B (1992). Changes in egg shell quality during the first year of laying in hens. Journal of Animal and Feed Sciences, 1, 51-58. Jarek H., Kałużna I., Koźlecka M., Wencek E. (2010). Wyniki oceny wartości użytkowej drobiu w 2009 roku. Krajowa Rada Drobiarstwa – Izba Gospodarcza w Warszawie, 6. Krawczyk J., Wężyk S., Połtowicz K., Cywa-Benko K.,Calik J., Fijał J. ( 2005). Wpływ systemów utrzymania kur ras rodzimych na jakość jaj w początkowym okresie nieśności. Rocz. Nauk. Zoot., T 32, z.1,129-140. Michalak K., Mróz E. (2003). Jakość białka jaja. Polskie Drobiarstwo. Nr 4, 9. Michalak K., Mróz E. (2003). Jakość skorupy jaja. Polskie Drobiarstwo. Nr 5, 9. Roland D.A., Bryant M. (2000). Nutrition and feeding for optimum egg shell quality. XXI Worlds Poultry Congress, Montreal, Kanada 20-24.IX., ss 1. Romanov M.N. (1995) Qualitative and quantitative egg characteristics in laying hens of different genotype. VI European Symposium on the Quality of Eggs and Egg Products, Hiszpania, pp. 203-206. Sokołowicz Z., Krawczyk J. (2004). Wpływ wieku kur i wielkości obsady na jakość jaj spożywczych. Rocz. Nauk. Zoot., T. 31, z. 1, 103-113. Świerczewska E. ( 1997). Białe czy brązowe? Polskie Drobiarstwo. Nr 11,12. Wężyk S. ( 2003). Aktualny stan produkcji jaj w Polsce. www.ppr.pl/artykul-aktualny-stanprodukcji-jaj-w-polsce-63219.php z dnia 21.01.2011 r. Adres do korespondencji: Michał Dudek Katedra Hodowli Drobiu , Zwierząt Futerkowych i Zoohigieny Uniwersytet Rolniczy w Krakowie al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: mtdudek op.pl 226 TOM III.indd 226 3/9/12 4:49 AM Jadwiga Flaga A. Rorat P. Górka Z.M. Kowalski R. Zabielski EPISTEME 12/2011, t. II s.227-230 ISSN 1895-4421 WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ NAD WPŁYWEM WIEKU I RODZAJU PASZY PŁYNNEJ NA EKSPRESJĘ mRNA RECEPTORÓW INSULINY W DWUNASTNICY CIELĄT Preliminary results of effect of age and type of feed for liquid mRNA expression of insulin receptors in the duodenum CALVES Abstrakt: Jednym z podstawowych hormonów regulujących rozwój przewodu pokarmowego cieląt w okresie neonatalnym jest insulina. Celem niniejszej pracy było zbadanie poziomu ekspresji mRNA obu izoform receptora insuliny (IR-A i IR-B) w dwunastnicy cieląt w zależności od wieku oraz rodzaju skarmianej paszy płynnej. Trzydzieści buhajków w wieku 5 dni rozdzielono losowo do 5 grup doświadczalnych. Cielęta grup 2., 3. i 4. żywiono preparatem mlekozastępczym, a następnie ubijano. Cielęta pierwszych czterech grup poddano ubojowi w 5. (grupa 1), 12. (grupa 2), 19. (grupa 3) oraz 26. dniu życia (grupa 4). Piątą grupę żywiono mlekiem pełnym i poddano ubojowi w 26. dniu życia (grupa 5). Ekspresję mRNA IR-A oraz IR-B określono w próbkach tkanek pobranych z dwunastnicy, przy użyciu półilościowej techniki RT-PCR. Ekspresja mRNA IR-A w dwunastnicy zmniejszała się istotnie wraz z wiekiem cieląt (P<0,05), podczas gdy ekspresja mRNA IR-B zmniejszała się do 12. dnia życia (P<0,10), a następnie rosła. Nie stwierdzono wpływu rodzaju paszy płynnej na ekspresję badanych izoform receptora insuliny. Słowa kluczowe: przewód pokarmowy, rozwój, bioaktywne peptydy Summary: One of the primary hormones regulating the development of the digestive tract in calves in the neonatal stage is insulin. The aim of the present research was to determine the expression level of mRNA in both isoforms of insulin receptor (IR-A i IR-B) in the duodenum of calves, depending on the age and the kind of liquid feed. Thirty bulls aged 5 were randomly divided into 5 experimental groups. The calves in group 2, 3 and 4 were fed on milk substitute, and later on slaughtered. The calves from the first four groups were slaughtered on the 5th day (Group 1), 12th day (Group 2), 19th day (Group 3) and 26th day (Group 4). The fifth group was fed on whole milk and was slaughtered on the 26th day (Group 5). mRNA expressions of IR-A and IR-B were determined in tissue samples obtained from the duodenum, using the semi-quantitative RT-PCR procedure. The mRNA expression of IR-A in the duodenum decreased as the calves grew (P<0,05), while the mRNA expression of IR-B decreased until the 12th day (P<0,10), and later on rose. The influence of the kind of liquid feed on the expression of the examined isoforms of insulin receptor was not diagnosed. Key words: digestive tract, development, bioactive peptides 227 TOM III.indd 227 3/9/12 4:49 AM J. Flaga, A. Rorat, P. Górka, Z.M. Kowalski, R. Zabielski Wstęp Insulina jest jednym z ważniejszych hormonów mających wpływ na regulację rozwoju przewodu pokarmowego. Wykazano, że stymuluje proliferację i dojrzewanie enterocytów, a także różnicowanie komórek nabłonka jelitowego (Jehle i in. 1999; Georgiev i in., 2003). Warunkiem zapoczątkowania działania insuliny jest jej związanie ze specyficznym receptorem (IR). W wyniku alternatywnego składania, na matrycy genu powstaje krótka (IRA) i długa (IR-B) forma receptora. Obie izoformy zostały zidentyfikowane u bydła (Neuvians i in., 2003; Ontsouka E.C. i in., 2004). Obecność receptorów insuliny wykazano także u nowonarodzonych cieląt (Liu i in., 2009). Brak jest jednak danych dotyczących ekspresji mRNA poszczególnych izoform receptora. Przypuszczamy, że ekspresja mRNA IR-A oraz IR-B może się zmieniać w zależności od wieku cieląt. Insulina, podobnie jak hormon wzrostu oraz insulinopodobne czynniki wzrostowe (IGF), występuje w dużych ilościach w siarze oraz mleku pełnym (Hammon i Blum, 2002; Roffler i in., 2003; Donovan i in., 2004). Preparaty mlekozastępcze są natomiast praktycznie pozbawione bioaktywnych peptydów, a więc i insuliny (Blättler i in., 2001). Stąd celem niniejszych badań było również określenie wpływu rodzaju stosowanej paszy płynnej (mleka pełnego lub preparatu mleko zastępczego) na ekspresję mRNA obu izoform receptora insuliny. Przewidujemy, że brak insuliny w preparacie mlekozastępczym wpłynie na ekspresję mRNA jej receptorów. Materiał i metody Do doświadczenia wybrano 30 cieląt, buhajków rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej oraz jej mieszańców z rasą Limousine, będących w 5. dniu życia. Zwierzęta zostały losowo rozdzielone do 5 grup doświadczalnych, po 6 cieląt w każdej. Grupy doświadczalne różniły się wiekiem uboju cieląt oraz rodzajem skarmianej paszy płynnej. Pierwszą grupę stanowiły cielęta, które poddano ubojowi w 5. dniu życia (grupa 1), tj. w momencie rozpoczęcia doświadczenia. Kolejne trzy grupy przebywały w doświadczeniu do ukończenia 12. (grupa 2), 19. (grupa 3) oraz 26. dnia życia (grupa 4). Cielęta tych grup żywiono preparatem mlekozastępczym. Piątą grupę żywiono mlekiem pełnym i poddano ubojowi w 26. dniu życia (grupa 5). Po uboju wypreparowano przewód pokarmowy. Ze środkowego odcinka dwunastnicy pobrano pełnej grubości próbki tkanek, z których metodą Chomczynskiego wyizolowano całkowite RNA (Chomczyński i Sacchi, 1987). Metodą sqRT-PCR oznaczono ekspresję mRNA IR-A oraz IR-B (Neuvians i in., 2003; Pfaffl i in., 2002; EMBL, IR-A Acc. No. AJ488553, IR-B Acc. No. AJ320235). Jako kontrolę wewnętrzną przyjęto ekspresję mRNA β-aktyny (ACTB) (Moore i in., GenBank no. BC142413.1). Wyniki analizowano w dwóch układach statystycznych. Układ pierwszy obejmował grupę 1, 2, 3 i 4, a liniowe i nieliniowe zmiany (trendy) ekspresji mRNA wybranych genów wraz z wiekiem cieląt badano w oparciu o kontrasty wielomianowe (L – liniowy, K – kwadratowy, SZ - sześcienny). Dodatkowo porównania rozwoju poszczególnych odcinków przewodu pokarmowego w dniach 12., 19. i 26. w stosunku do 5. dnia życia cieląt dokonano przy użyciu kontrastów ortogonalnych. W drugim układzie statystycznym za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji porównywano grupy różniące się rodzajem skarmianej paszy płynnej (grupa 4 i 5). W modelu statystycznym uwzględniono efekt grupy i rasy cieląt. Wyniki przy prawdopodobieństwie P<0,05 deklarowano jako istotne, a P<0,10 interpretowano jako tendencję. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą procedury GLM programu statystycznego SAS (2001). 228 TOM III.indd 228 3/9/12 4:49 AM Wstępne wyniki badań nad wpływem wieku i rodzaju paszy płynnej... WyniKi i dySKuSjA Ekspresja mRNA IR-A w dwunastnicy zmniejszała się istotnie wraz z wiekiem cieląt (P<0,05; Ryc. 1). Z kolei ekspresja mRNA długiej formy receptora insuliny (IR-B) miała tendencję do zmniejszania się do 12. dnia życia (P<0,10), aby następnie wzrosnąć do poziomu podobnego do obserwowanego w 5. dniu życia, wykazując tendencję do trendu kwadratowego (K, P=0,08). Nie stwierdzono wpływu rodzaju paszy płynnej (mleka pełnego oraz preparatu mlekozastępczego) na ekspresję badanych izoform receptora insuliny (dane nieprezentowane). Obecność mRNA dla obu form receptora insuliny w dwunastnicy wskazuje na ich istotną rolę w procesie rozwoju przewodu pokarmowego cieląt. Spadek ilości mRNA IR-A może sugerować, że wraz z wiekiem zmniejsza się znaczenie tej formy receptora w odpowiedzi tkanek na krążącą obwodowo insulinę. Zaobserwowano, że do 19. dnia życia ilość transkryptu dla formy IR-A była większa niż dla formy IR-B, natomiast w dniu 26. sytuacja uległa odwróceniu, co może wskazywać na rosnącą wraz z wiekiem cieląt rolę IR-B. Brak różnic w ekspresji obu izoform receptora insuliny pomiędzy cielętami żywionymi mlekiem pełnym lub preparatem mlekozastępczym wskazuje przede wszystkim na ontogenetyczną regulację ich ekspresji. Wydaje się więc, że brak insuliny w preparatach mlekozastępczych nie odgrywa istotnej roli w regulacji ekspresji jej receptorów. Ryc. 1. Wpływ wieku cieląt żywionych preparatem mlekozastępczym na ekspresję mRNA receptorów insuliny (IR-A oraz IR-B) względem genu referencyjnego (ACTB) w próbkach pochodzących z dwunastnicy; *P<0.10, **P<0.05 w porównaniu do 5. dnia życia Wnioski Ekspresja mRNA krótkiej i długiej formy receptora insuliny w dwunastnicy zmienia się wraz z wiekiem cieląt. Rodzaj skarmianej paszy nie ma wpływu na poziom tej ekspresji. 229 TOM III.indd 229 3/9/12 4:49 AM J. Flaga, A. Rorat, P. Górka, Z.M. Kowalski, R. Zabielski Literatura Blättler U., Hammon H.M., Morel C., Philipona C., Rauprich A., Romé V., Le Huërou-Luron I., Guilloteau P., Blum J.W. 2001. Feeding colostrum, its composition and feeding duration variably modify proliferation and morphology of the intestine and digestive enzyme activities of neonatal calves. J. Nutr., 131: 1256-1263 Chomczyński P.; Sacchi N. 1987. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal. Biochem., 162: 156-159 Donovan S.M., Hartke J.L., Monaco M.H. and Wheeler M.B. 2004. Insulin-like growth factor-I and piglet intestinal development. J. Dairy Sci., 87: 47-54 Georgiev I.P., Georgieva T.M., Pfaffl M., Hammon H.M., Blum J.W. 2003. Insulin-like growth factor and insulin receptors in intestinal mucosa of neonatal calves. J. Endocrinol., 176: 121-132 Hammon H.M., Blum J.W. 2002. Feeding different amounts of colostrums or only milk replacer modify receptors of intestinal insulin-like growth factors and insulin in neonatal calves. Domest. Anim. Endocrinol., 22: 155-168 Jehle P.M., Fussgaenger R.D., Blum W.F., Angelus N.K., Hoeflich A., Wolf E., Jungwirth R.J. 1999. Differential autocrine regulation of intestinal epithelial cell proliferation and differentiation by insulin-like growth factor (IGF) system component. Horm. Metab. Res., 31: 97–102 Liu G.W., Zhang Z.G., Zhu X.L., WangZ., Xia C., Xu C. 2009. A note on the distribution of insulin receptor mRNA in tissues of neonatal Holstein calves. J. Anim. Feed Sci., 18: 613–619 Neuvians T.P., Pfaffl M.W., Berisha B., Schams D. 2003. The mRNA expression of insulin receptor isoforms (IR-A and IR-B) and IGFR-2 in the bovine corpus luteum during the estrous cycle, pregnancy, and induced luteolysis. Endocrine, 22: 93–99 Ontsouka E.C., Philipona C., Hammon H.M., Blum J.W., 2004. Abundance of mRNA encoding for components of the somatotropic axis and insulin receptor in different layers of the jejunum and ileum of neonatal calves J. Anim. Sci., 82:3181–3188 Pfaffl M.W., Georgieva T.M., Georgiev I.P., Ontsouka E., Hageleit M., Blum J.W. 2002. Real-time RT-PCR quantification of insulin-like growth factor (IGF)-1, IGF-1 receptor, IGF-2, IGF-2 receptor, insulin receptor, growth hormone receptor, IGF-binding proteins 1, 2 and 3 in the bovine species. Domest. Anim. Endocrinol., 22: 91-102 Roffler B., Fäh A., Sauter S.N., Hammon H.M., Gallmann P., Brem G., Blum J.W. 2003. Intestinal morphology, epithelial cell proliferation, and absorptive capacity in neonatal calves fed milkborn insulin-like growth factor-I or a colostrum extract. J. Dairy Sci., 86: 1797-1806 SAS, 2002. The SAS System Version 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA Adres do korespondencji: Jadwiga Flaga Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Żywienia Zwierząt i Paszoznawstwa al. Mickiewicza 24/28, 30-120 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Zygmunt Maciej Kowalski 230 TOM III.indd 230 3/9/12 4:49 AM Arkadiusz Szałata A. Karpowicz J.B. Pyś EPISTEME 12/2011, t. II s.231-235 ISSN 1895-4421 Wpływ dodatku absorbentów soku oraz bakterii mlekowych i enzymów na skład chemiczny i stabilność tlenową kiszonek z młóta browarnianego The effect of effluent absorbents, lactic acid bacteria and enzymes addition on chemical composition and aerobic stability of wet brewers grain silages Abstrakt: Młóto browarniane (sucha masa - 255,3 g⋅kg-1) zakiszano bez dodatku - M lub z dodatkiem: otrąb pszennych (125 g⋅kg-1 młóta) - MOP; śruty jęczmiennej (125 g⋅kg-1 młóta) - MSJ; inokulantu bakteryjnoenzymatycznego (Lactobacillus plantarum, L. lactis, Enterococcus faecium, Pediococcus pentosaceus 2,0×105 jtk·g-1 młóta; celulaza i hemicelulaza - 0.039 IU·g-1 młóta) - M/BE; otrąb pszennych i inokulantu bakteryjno-enzymatycznego - MOP/BE; śruty jęczmiennej i inokulantu bakteryjno-enzymatycznego – MSJ/ BE. Dodatek śruty jęczmiennej lub otrąb pszennych (zarówno bez, jak i z dodatkiem bakterii i enzymów) spowodował wzrost zawartości skrobi i węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie oraz zmniejszenie zawartości białka ogólnego i frakcji włókna NDF i ADF, a także wpłynął na istotne zwiększenie intensywności pożądanego kierunku fermentacji w sporządzonych kiszonkach. Wszystkie zastosowane dodatki, a w szczególności otręby pszenne lub śruta jęczmienna w kompozycji z inokulantem bakteryjnoenzymatycznym, wpłynęły na zwiększenie stabilności tlenowej kiszonek. Słowa kluczowe: młóto browarniane, kiszonki, absorbenty soku, stabilność tlenowa Summary: Fermentation quality, nutrients content and aerobic stability of silages made from wet brewers grain was determined in this study. Fresh wet brewers grain (255.3 g⋅kg-1 of dry matter) was ensiled without or with the addition of: lactic acid bacteria and enzymes or ground barley grain or wheat bran (125 g⋅kg-1 of wet brewers grain) or ground barley grain or wheat bran (125 g⋅kg-1 of wet brewers grain) with bacterial-enzymatic inoculant. Wet brewers grain silages with the addition of effluent absorbents were ensiled with Lactobacillus plantarum, Lactobacillus lactis, Enterococcus faecium and Pediococcus pentosaceus bacteria (2.0×105 cfu·g-1 of mixture) and with enzymes addition: cellulase and hemicellulase (0.039 IU·g-1 of mixture). Addition of ground barley grain and wheat bran (125 g⋅kg-1 of mixture) or lactic acid bacteria and enzymes to ensiled mixtures resulted in increased intensity of desirable type of fermentation in silages. Decreased crude and true protein content, crude fiber content, NDF and ADF content, and significantly increased level of water soluble carbohydrates and starch in silages with wheat bran or ground barley both without and with addition of lactic acid bacteria and enzymes was observed. All additives used, together or separately, decreased aerobic spoilage of silages during the aerobic exposure. The longest period of aerobic stability was obtained by ensiling wet brewers grain silages with the addition of wheat bran or ground barley grain with lactic acid bacteria and enzymes. Key words: wet brewers grain, silage, effluent absorbents, aerobic stability 231 TOM III.indd 231 3/9/12 4:49 AM A. Szałata, A. Karpowicz, J.B. Pyś Wstęp Młóto jest produktem ubocznym powstającym podczas filtracji brzeczki w procesie warzenia piwa, zawierającym łuskę słodu oraz części nierozpuszczalne w wodzie. Młóto jest bardzo dobrą paszą dla bydła, zwłaszcza jako uzupełnienie dawek pokarmowych, których głównym komponentem jest kiszonka z całych roślin kukurydzy lub z wysłodków buraczanych [Westendorf 2002]. Świeże młóto bardzo szybko ulega zepsuciu i dlatego przy dłuższym przechowywaniu wymaga zakonserwowania. Suszenie jest nieopłacalne ekonomicznie [Podkówka 2006], natomiast kiszenie młóta jest utrudnione z uwagi na obniżoną, w wyniku procesu technologicznego, populację bakterii kwasu mlekowego. Niekorzystną cechą młóta jest również niska zawartość węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie oraz duża zawartość wody powodująca wyciek soku podczas zakiszania [Offer i in. 1991]. Poprawę jakości procesu fermentacji podczas kiszenia młóta browarnianego można uzyskać poprzez dodatek inokulantów bakteryjnych i enzymów oraz zbożowych absorbentów soku [Nishino 2003]. Celem badań było określenie wpływu dodatku bakterii mlekowych i enzymów celulolitycznych oraz śruty jęczmiennej lub otrąb pszennych do zakiszanego młóta na skład chemiczny oraz stabilność tlenową uzyskanych kiszonek. Materiał i metody W doświadczeniu młóto świeże zakiszano bez dodatku - M oraz z dodatkiem: otrąb pszennych (125 g·kg-1 młóta) - MOP; śruty jęczmiennej (125 g·kg-1 młóta) – MSJ; inokulantu bakteryjnoenzymatycznego (BE) - M/BE; otrąb pszennych i BE - MOP/BE; śruty jęczmiennej i BE - MSJ/BE. Preparat bakteryjno-enzymatyczny zawierał bakterie kwasu mlekowego (L. plantarum, L. lactis, E. faecium i P. pentosaceus - 2,0×105 jtk·g-1 młóta lub mieszaniny) oraz enzymy (celulazę i hemicelulazę - 0,039 IU·g-1 młóta lub mieszaniny). Kiszonki sporządzono w mikrosilosach szklanych o pojemności 1l i przechowywano przez okres 60 dni, w pomieszczeniu o temperaturze 15ºC. W reprezentatywnych próbkach kiszonek, pobranych bezpośrednio po otworzeniu mikrosilosów, oznaczono pH (pehametr N-517) oraz zawartość N-NH3 metodą destylacyjną Conway’a [Skulmowski 1974]. W wodnych wyciągach z kiszonek oznaczono zawartość etanolu oraz kwasów organicznych – mlekowego, octowego i masłowego, stosując metodę chromatografii gazowej, przy pomocy aparatu Varian Star 3400 CX (detektor FID, kolumna kapilarna DB-FFAP, argon jako gaz nośny). W próbkach kiszonek, pobranych bezpośrednio po otworzeniu mikrosilosów, oznaczono zawartość suchej masy stosując metodę suszarkową, w temperaturze 105oC przez okres 24 godzin. Próbki kiszonek przeznaczone do dalszych analiz chemicznych suszono w suszarce owiewowej, w temperaturze 50oC przez okres 48 godzin, a następnie zmielono na cząstki o średnicy 1,0 mm. W tak przygotowanych próbkach oznaczono zawartość: włókna surowego [AOAC, 2007]; białka ogólnego (% N ogólnego × 6,25) według metody Kjeldahla [AOAC, 2007]; białka właściwego (% N-białkowego × 6,25) według Licitry i in. [1996]; skrobi według metody Faisanta i in. [1995]; węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie metodą kolorymetryczną [Dubois i in., 1956]; frakcji włókna NDF, ADF i ADL stosując metody Goeringa i Van Soesta [1970] oraz Van Soesta i in. [1991]. Stabilność tlenową kiszonek testowano przez okres 7 dni według metody Honiga [1985, 1990]. Miarą stabilności tlenowej była liczba godzin, podczas których temperatura kiszonek poddanych ekspozycji tlenowej nie przekraczała o 2ºC temperatury otoczenia w pomieszczeniu klimatyzowanym [Honig 1985, 1990]. Analizę statystyczną wyników analiz chemicznych oraz testu stabilności tlenowej kiszonek z młóta wykonano z wykorzystaniem jednoczynnikowej analizy wariancji oraz testu Tukey`a za pomocą programu SAS 9.1 [SAS 2004]. 232 TOM III.indd 232 3/9/12 4:49 AM Wpływ dodatku absorbentów soku oraz bakterii mlekowych i enzymów... Wyniki i dyskusja Parametry jakości fermentacji, zawartość składników pokarmowych oraz stabilność tlenową kiszonek z młóta przedstawiono w tab. 1. Kiszonki sporządzone z zastosowanymi dodatkami charakteryzowały się istotnie (P<0,05) mniejszym pH od 3,57 do 3,75, w porównaniu z pH 4,20 w kiszonce M. Wynikało to z istotnie (P<0,05) większej zawartości kwasów organicznych w kiszonkach z tymi dodatkami. Największa ilość etanolu, niepożądanego produktu fermentacji, występowała w kiszonce M - 3,5 g·kg-1s.m., natomiast najmniejsza w kiszonkach MOP/BE - 0,6 i MBE - 0,7 g·kg-1s.m. Kiszonki MBE i MOP/BE zawierały ponadto największą ilość kwasów organicznych, co mogło najskuteczniej ograniczać działalność drożdży, rozkładających węglowodany rozpuszczalne w wodzie do etanolu. Najmniejszą ilość N-NH3, produktu niepożądanego rozkładu białka ogólnego [Wilkinson 2005], stwierdzono w kiszonkach MSJ/BE - 9,2 i MBE – 9,8 g·kg-1 N-ogólnego. Kiszonka M zawierała najmniejszą ilość kwasu mlekowego - 11,5 g·kg-1s.m. W kiszonkach MSJ, M/BE i MSJ/BE ilość tego kwasu była 4-5.krotnie, natomiast w MOP i MOP/BE 6-8.krotnie większa. Tak duży wzrost ilości kwasu mlekowego w tych kiszonkach wynikał ze wzbogacenia młóta świeżego w węglowodany rozpuszczalne w wodzie, będące substratem pokarmowym dla bakterii fermentacyjnych [Salamon i in. 2004] oraz zwiększenia populacji bakterii mlekowych w zakiszanych surowcach [Henderson 1993]. Zakiszanie młóta świeżego z zastosowanymi dodatkami wyeliminowało fermentację masłową w kiszonkach. Kwas masłowy, najbardziej niepożądany produkt fermentacji, występował tylko w kiszonkach M. Zakiszanie młóta świeżego z dodatkiem otrąb pszennych lub śruty jęczmiennej, bez lub w kompozycji z inokulantem bakteryjno-enzymatycznym, wpłynęło na zmniejszenie (P<0,05) zawartości białka ogólnego i właściwego w kiszonkach. Wynikało to zapewne z mniejszej ilości tych składników w mieszaninach młóta świeżego z zastosowanymi absorbentami soku. Dodatek do zakiszanego młóta otrąb pszennych lub śruty jęczmiennej, w kompozycji z inokulantem bakteryjno-enzymatycznym, wpłynął na zmniejszenie (P<0,05) zawartości NDF i ADF w kiszonkach. Mniejsza zawartość tych frakcji była efektem rozkładu celulozy i hemicelulozy przez enzymy celulolityczne, wchodzące w skład zastosowanego inokulantu bakteryjno-enzymatycznego. Na takie działanie tego rodzaju enzymów wskazywano we wcześniejszych badaniach Pysia i Karpowicz [2007]. Kiszonka M zawierała najmniejszą ilość węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie - 5,0 g·kg-1s.m. Zawartość tego składnika w kiszonkach MOP i MSJ była 2-3.krotnie, a w MBE, MOP/BE i MSJ/BE 6-8.krotnie większa. Najmniejszą zawartością skrobi – 39,8 i 40,6 g·kg-1s.m. charakteryzowały się kiszonki M i MBE, co wynikało z niewielkiej jej ilości w młócie świeżym. W pozostałych kiszonkach ilość tego składnika była większa (P<0,05) i wynosiła: MOP i MOP/BE - 64,9 i 66,6 g·kg1 s.m. oraz MSJ i MSJ/BE - g·kg-1s.m. Okres stabilności tlenowej kiszonki M wynosił tylko 38 godzin. Zakiszanie młóta świeżego z zastosowanymi dodatkami wpłynęło na istotne (P<0,05) zwiększenie ich odporności na rozkład tlenowy. Kiszonki MBE, MOP, MSJ, MOP/BE i MSJ/BE były stabilne tlenowo odpowiednio przez okres 51, 63, 70, 76 i 81 godzin. Zwiększenie odporności tych kiszonek na rozkład tlenowy było efektem znacznego zwiększenia fermentacji mlekowej i octowej oraz ograniczenia fermentacji alkoholowej podczas zakiszania mieszanin młóta z zastosowanymi dodatkami. 233 TOM III.indd 233 3/9/12 4:49 AM A. Szałata, A. Karpowicz, J.B. Pyś Wnioski Zakiszanie młóta świeżego z dodatkiem absorbentów soku w postaci otrąb pszennych lub śruty z ziarna jęczmienia zarówno bez, jak i w kompozycji z bakteriami mlekowymi i enzymami celulolitycznymi, pozwoliło na istotną poprawę jakości fermentacji w zakiszanej biomasie oraz uzyskanie kiszonek o wysokiej odporności na rozkład tlenowy w warunkach penetracji powietrza. Wyszczególnienie Rodzaj kiszonki M MOP MSJ MBE MOP/BE MSJ/BE Sucha masa (g·kg ) 246,1 b 311,2 a 316,6 a 236,2 b 309,2 a 310,1 a pH 4,20 a 3,63 c 3,75 b 3,59 d 3,57 d 3,64 c N-NH3 (g·kg-1 N-ogólnego) 13,8 b 15,5 a 13,2 d 9,8 d 14,0 b 9,2 c -1 (g·kg-1 s.m.) Etanol 3,5 a 1,5 c 1,9 b 0,7 e 0,6 e 1,1 c Kwas mlekowy 11,5 e 71,8 b 39,4 d 62,7 b 91,1 a 50,4 c Kwas octowy ?(9(??(??) (??) (??) (??) 12,5 d 11,7 d 14,5 c 19,3 b 27,0 a 22,5 b Kwas masłowy 3,0 a 0,0 b 0,0 b 0,0 b 0,0 b 0,0 b Białko ogólne 292,7 a 263,1 b 252,7 b 293,7 a 268,8 b 250,0 b Białko właściwe 281,5 a 215,9 c 224,4 b 287,4 a 213,3 c 217,6 c NDF 1 608,5 a 568,5 b 511,1 c 482,4 d 468,3 d 422,1 e ADF 2 345,5 a 295,7 b 304,9 b 305,1 b 266,8 c 264,5 c WSC 3 5,0 e 12,1 d 17,2 c 43,4 a 30,7 b 38,0 a Skrobia 40,6 c 64,9 b 182,2 a 39,8 c 66,6 b 190,0 a Stabilność tlenowa (godz.) 38 d 63 b 70 b 51 c 76 a 81 a Tab. 1. Parametry jakości fermentacji, zawartość składników pokarmowych oraz stabilność tlenowa kiszonek z młóta, NDF 1 – włókno detergentowe neutralne; ADF 2 – włókno detergentowe kwaśne; WSC 3 – węglowodany rozpuszczalne w wodzie; Wartości w wierszach oznaczone literami a, b, c, d, e różnią się istotnie P<0,05. 234 TOM III.indd 234 3/9/12 4:49 AM Wpływ dodatku absorbentów soku oraz bakterii mlekowych i enzymów... Literatura AOAC. 2007. Official Methods of Analysis of AOAC International. 18th Edition 2005. Current through Revision 2, 2007 (Ed. W. Horowitz and G. W. Latimer, Jr), AOAC Int., Gaithersburg, Maryland, USA. Dubois, M., Gilles, K.A., Hamilton, J.K., Roberts, P.A., Smith, F. 1956. Colorimetric method for the determination of sugars and related substances. Anal. Chem., 28: 350–360. Faisant N., Planchot V., Kozlovski F., Pacouret M., Coloma P., Champ M. 1995. Resistant starch determination adapted to products containing high level of resistant starch. Sci. Aliment., 15, 83-89. Georing H., Van Soest P. 1970. Forage fiber analysis. USDA Agricultural Handbook, USA, 379, 1-20. Henderson N. 1993. Silage additive. Anim. Feed Sci. Technol., 45, 35-56. Honig H. 1990. Evaluation of aerobic stability. [w:] P. Lingvall and S. Lindgren (Ed.) Proceedings Eurobac Conference, 12-16 August 1986. Sweden University of Agricultural Sciences. Grass and Forage Raport, Uppsala, Sweden, No. 3-1990, 76-82. Honig H. 1985. Determination of aerobic detoriation – System Völkenrode. Landbauforschung Völkenrode, SH 2, 3. Licitra G., Hernandez T.M., Van Soest P.J. 1996. Standarization of procedures for nitrogen fraction of ruminal feeds. Anim. Feed Sci. Technol., 57, 347-358. Nishino N., Harada H., Sakaguchi E. 2003. Evaluation of fermentation and aerobic stability of wet brewers grains ensiled alone or in combination with various feeds as a total mixed ration. J. of the Sci. and Agric., 83, 557-563. Offer N.W., Chamberlain D.G., Kelly M. 1991. Management of silage effluent. Landbauforschung Volkenrode, Sonder-heft, 123, 129-136. Podkówka W. 2006. Pasza z browaru. Hoduj z Głową, 4, 29-30. Pyś J.B., Karpowicz A. 2007. Młóto browarniane – najlepiej zakiszać. Twój Magazyn Farmerski, 10(10), 36-39. Salamon A., Baca E., Zielińska K. 2004. Nowe możliwości zastosowania preparatów bakterii kwasu mlekowego do kiszenia młóta słodowego i odpadów drożdży piwowarskich. Prace Instytutów i Laboratoriów Badawczych Przemysłu Spożywczego, 59, 20-33. SAS. 2004. SAS/STAT Users Guide (Release 9.1). SAS Inst. Inc. Cary, NC. Skulmowski J. 1974. Metody określania składu pasz i ich jakości. PWRiL Warszawa. Van Soest P.J., Robertson J.B., Lewis B.A. 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. J. Dairy Sci., 74, 3583-3597. Westendorf M.L., Wolth J.E. 2002. Brewing by-products: their use as animal feeds. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract., 18, 233-252. Wilkinson J.M. 2005. Silage. Chalcombe Publication, Lincoln, U.K. Adres do korespondencji: Arkadiusz Szałata Katedra Żywienia Zwierząt i Paszoznawstwa, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. A. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: J. B. Pyś 235 TOM III.indd 235 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 236 3/9/12 4:49 AM Anna Barteczko Z.M. Kowalski EPISTEME 12/2011, t. II s.237-242 ISSN 1895-4421 Ocena możliwości wykorzystania profilu metabolicznego do przewidywania zaburzeń zdrowotnych u krów w okresie okołoporodowym The evaluation of the possible use of metabolic profile for predicting health disorders in cows in the perinatal period Abstrakt: Celem badań było określenie zależności pomiędzy kondycją krów oraz zawartością wybranych wskaźników przemian energetycznych w surowicy krwi, a zdrowotnością zwierząt. Do doświadczenia wykorzystano 132 krowy rasy HF, w okresie od 2 do 14 dni przed porodem (76 krów) oraz od 5 do 15 dni po porodzie (56 krów). W surowicy krwi oznaczono stężenie kwasu β-hydroksymasłowego (BHBA) oraz wolnych kwasów tłuszczowych (WKT). Kondycję krów oceniano w dniu pobrania krwi, w skali 5-cio punktowej. Przez okres pierwszych 100 dni laktacji kontrolowano stan zdrowia zwierząt. Wykazano, że ocena kondycji krów wraz z oznaczeniem stężenia wybranych wskaźników w surowicy krwi w ostatnich 2-14 dniach przed porodem oraz w pierwszych 5-15 dniach laktacji daje możliwość prognozowania zaburzeń zdrowotnych z dobrą skutecznością. Słowa kluczowe: laktacja, choroby metaboliczne, choroby infekcyjne, prognozowanie Summary: The aim of the research was to determine the relation between the condition of cows, the content of selected indicators of energy changes in blood serum and animals’ health. In the experiment 132 cows of the HF breed were used, in the period of 2-14 days before birth (76 cows), and 5-15 days after birth (56 cows). In the blood serum the concentrations of beta-hydroxybutyric acid (BHBA) and free fatty acids (FFA) were marked. The condition of the cows was assessed on the day of blood drawing, on a 5-point scale. For the period of the first 100 lactation days, the animals’ health was monitored. It was demonstrated that the evaluation of the cows’ condition along with the marking of the concentration of selected indicators in the blood serum in the last 2-14 days before birth, as well as in the first 5-15 lactation days makes it possible to effectively predict health disorders. Key words: lactation, metabolic diseases, infectious diseases, prognosing 237 TOM III.indd 237 3/9/12 4:49 AM A. Barteczko, Z.M. Kowalski WSTĘP Najtrudniejszym okresem w żywieniu krów wysokowydajnych i jednocześnie krytycznym ze względu na wysokie ryzyko pojawienia się chorób metabolicznych i infekcyjnych jest okres okołoporodowy. Zdaniem Fergusson [1996] oraz Overton i Waldron [2004] zaburzenia zdrowotne okresu okołoporodowego są wyrazem przekroczenia wydolności organizmu oraz przeciążenia metabolicznego, związanego przede wszystkim ze zmianami hormonalnymi powodującymi podporządkowanie organizmu procesowi laktacji. Od wielu lat stosuje się szereg metod diagnostycznych, mających na celu jak najwcześniejsze prognozowanie zaburzeń zdrowotnych u zwierząt. Jednym z elementów nowoczesnej kontroli w stadach krów wysokowydajnych staje się obecnie określanie profilu metabolicznego krwi [Kowalski i in. 2004]. Hipoteza niniejszej pracy, oparta na poglądach Herdt [2000] oraz Kowalskiego i in. [2004], zakłada, że oznaczanie wybranych składników biochemicznych krwi, uzupełnione o ocenę kondycji krów, pozwala na skuteczne prognozowanie przyszłych problemów zdrowotnych okresu okołoporodowego. Zgodnie z tą hipotezą celem niniejszej pracy było określenie przydatności oznaczania w surowicy krwi pobranej od krów przed porodem (ostatnie 2-14 dni) i po porodzie (pierwsze 5- 15 dni laktacji), wybranych wskaźników przemian energetycznych oraz oceny kondycji krów w przewidywaniu przyszłych chorób metabolicznych oraz infekcyjnych w okresie pierwszych 100 dni laktacji. MATERIAŁ I METODY Doświadczenie przeprowadzono na 132 krowach rasy HF, w wieku od 4 do 9 lat, pochodzących z obiektu hodowlanego Jarantowice, wchodzącego w skład Ośrodka Hodowli Zarodowej Osięciny (OHZ Osięciny) sp. z o.o. Pobieranie krwi odbywało się w 8 terminach. Krew pobierano wyłącznie od zwierząt wyglądających zdrowo (nie chorych), w okresie od 2. do 14. dnia przed porodem (76 krów) oraz od 5. do 15. dnia po porodzie (56 krów), zgodnie z zasadą, że zarówno z grupy krów zasuszonych, jak i krów w laktacji, w każdym terminie pobrania krwi znalazło się około 10 krów. Pobrania krwi z żyły jarzmowej dokonywał lekarz weterynarii zawsze około godziny 9.00. W surowicy krwi oznaczano stężenie niezestryfikowanych, wolnych kwasów tłuszczowych (WKT) - metodą enzymatyczną, kolorymetryczną, na automatycznym analizatorze CobasBio (ROCHE) z użyciem standardowych odczynników (WAKO Chemistry, USA, NEFA C test Kit, ASC-ACOD Method) oraz kwasu β-hydroksymasłowego (BHBA) - metodą enzymatyczną, kolorymetryczną na automatycznym analizatorze Cobas- Bio (ROCHE) z użyciem standardowych odczynników („RANDOX”, RANBUT, Cobas MIRA, HANTPROD Warszawa). Wszystkie krowy w dniu pobrania krwi poddano ocenie kondycji metodą BCS, zaadoptowaną do polskich warunków przez Kowalskiego [2000]. Po każdym pobraniu krwi, wykorzystując program komputerowy OBORA, zebrano informacje dotyczące potwierdzonych przez lekarza weterynarii przypadków chorób infekcyjnych i metabolicznych, które wystąpiły w pierwszych 100 dniach laktacji. W obrębie krów z przekroczoną normą dla badanych wskaźników biochemicznych krwi oraz kondycji wyliczono ilość krów, które nie wykazały żadnych objawów chorobowych oraz ilość krów, 238 TOM III.indd 238 3/9/12 4:49 AM Ocena możliwości wykorzystania profilu metabolicznego do przewidywania zaburzeń... które zachorowały do 100 dnia po porodzie. Następnie w grupie krów z przekroczoną normą wyliczono udział zwierząt, które zachorowały ogółem oraz na konkretną jednostkę chorobową. Wnioskowanie o skuteczności prognozy na podstawie danego parametru krwi oparto o procentowy udział krów chorych, w grupie krów z przekroczoną normą. WYNIKI I DYSKUSJA Wysokie wydajności krów z gospodarstwa OHZ Osięciny powinny predysponować je do częstszej zapadalności na choroby metaboliczne, takie jak przemieszczenie trawieńca czy ketoza [Oetzel 2004], jednak zachorowalność na poszczególne jednostki chorobowe (mastitis, zaleganie poporodowe, lewe przemieszczenie trawieńca, zatrzymanie łożyska oraz endometritis) u krów poddanych doświadczeniu nie była wysoka i nie przekraczała dopuszczalnych norm przyjętych w literaturze. Wyniki te niewątpliwie świadczą o bardzo dobrych warunkach żywieniowych i bytowych w gospodarstwie, w którym przeprowadzono badanie. Były jednak utrudnieniem w weryfikacji przyjętej hipotezy. Na wykresach przedstawiono procentowy udział krów chorych w ogólnej liczbie krów „zasuszonych” (ryc.1) oraz krów „w laktacji” (ryc. 2) z przekroczoną normą kondycji oraz stężenia wybranych parametrów w surowicy krwi. Kondycja krów zasuszonych oscylowała średnio wokół 3.4 pkt. i tylko nieznacznie przekraczała dopuszczalną normę. Odnotowano przy tym tendencję do przekraczania normy kondycji wśród krów zdrowych (3.5 pkt.), w porównaniu do krów chorych (3.3 pkt.), co jest trudne do wytłumaczenia (dane nieprezentowane). Kondycja krów ocenianych w ostatnich 2-14 dniach przed porodem dość skutecznie prognozowała zaburzenia zdrowotne, gdyż z 55 krów (72.4%), które wykazały przekroczenie normy kondycji, 29.1% wykazało zaburzenia zdrowotne po porodzie. Na niekorzyść przewidywalności analizy świadczył jednak fakt, że udział krów powyżej normy wśród krów zdrowych (90.7%) był zdecydowanie wyższy niż w grupie krów chorych. Niemniej jednak prawie połowa krów chorych (48.5%) wykazała przekroczenie normy kondycji (dane nieprezentowane). Wśród krów z przekroczoną normą kondycji przed porodem odnotowano najwyższą zachorowalność na mastitis (27.3%). Obserwowano dodatkowo wysoką skuteczność prognozy w przypadku krów z tą jednostką chorobową; 65.2% zwierząt miało przekroczoną normę kondycji. Równie skutecznie prognozowane było zaleganie poporodowe oraz zatrzymanie łożyska (odpowiednio 50 i 40% krów chorych przekroczyło normę; dane nieprezentowane). Z kolei w grupie zwierząt ocenianych 5-15 dni po porodzie zdecydowanie mniej, bo tylko 9 (16.1%) krów przekroczyło dopuszczalną normę kondycji. Powodem może być fakt, że po porodzie analizowano wyłącznie zwierzęta zdrowe, a więc nie wykazujące symptomów utraty kondycji. Skuteczność prognozy w tej grupie była wysoka wyłącznie dla mastitis. U 44.4% krów z przekroczoną normą zdiagnozowano tą jednostkę chorobową. WKT oraz BHBA są wskaźnikami przemian energetycznych. Ich wysoki poziom we krwi świadczy o stanie niedoboru energetycznego oraz o rozpoczynającej się mobilizacji tłuszczu, co zwiększa ryzyko stłuszczenia wątroby, ketozy lub przemieszczenia trawieńca [Kowalski i in. 2004]. Z grupy krów zasuszonych z przekroczoną normą WKT, prawie połowa (46.7%) wykazała zaburzenia zdrowotne do 100 dnia po porodzie, z największą tendencją do zapadalności 239 TOM III.indd 239 3/9/12 4:49 AM A. Barteczko, Z.M. Kowalski na mastitis. Zdaniem Dembińskiego i in. [2008] zatrzymanie łożyska wiąże się ściśle z niedoborem energetycznym, czego odbiciem są wysokie wartości wskaźników przemian energetycznych we krwi. Z kolei wystąpienie zatrzymania łożyska, którego następstwem są zaburzenia w kurczliwości macicy, predysponuje krowy do zachorowalności na endometritis. Powyższe założenia znalazły potwierdzenie w niniejszej pracy gdyż 40% krów chorych na zatrzymanie łożyska i 33.3% krów ze zdiagnozowanym endometritis wykazało przekroczenie normy na WKT (dane nieprezentowane). Skuteczną prognozę zaburzeń występujących po porodzie, na podstawie stężenia BHBA we krwi krów zasuszonych, odnotowano tylko w przypadku 22.2% zwierząt. Dodatkowo w grupie krów chorych ponad 90% mieściło się w granicach fizjologicznej normy (dane nieprezentowane). Najwyższą skuteczność prognozy zaobserwowano u zwierząt chorych na endometritis (33.3%; dane nieprezentowane), które miały najwyższy średni poziom BHBA w surowicy krwi, mieszczący się jednak w granicach dopuszczalnej normy, co dodatkowo osłabia skuteczność wykorzystania tego parametru w prognozowaniu schorzeń okresu okołoporodowego. Zauważono dodatkowo, że wszystkie krowy z zaleganiem poporodowym miały stężenie BHBA mieszczące się w granicach norm, co przekreśla ich użycie do prognozowania omawianego zaburzenia. Z grupy krów w laktacji z przekroczoną normą na WKT dość dużo, bo 33.3% wykazało zaburzenia zdrowotne w pierwszych 100 dniach po porodzie, z wysoką tendencją do zachorowalności na mastitis, jednak analiza ta była mniej skuteczna w porównaniu z grupą krów zasuszonych. Zaobserwowano także ciekawą zależność między zapadalnością na lewe przemieszczenie trawieńca, a poziomem WKT w surowicy krwi krów po porodzie. Krowy chore charakteryzowały się bardzo wysokim poziomem WKT, ponad trzykrotnie przewyższającym dopuszczalną normę (2.3 mmol/l), który w 100% prognozował wystąpienie powyższego zaburzenia. Wysoki średni poziom WKT (1.2 mmol/l) dodatkowo skutecznie przewidywał także zatrzymanie łożyska (dane nieprezentowane). Zdaniem Duffield i LeBlanc [2009] podwyższony poziom BHBA w pierwszym tygodniu laktacji ma większy wpływ na zdrowie krów niż jego stężenie w okresie zasuszenia. W niniejszej pracy zaobserwowano podobną, wyraźną tendencję do wysokiego stężenia BHBA wśród krów chorych. Z 18 krów w laktacji, które przekroczyły normę (32.1%), aż 50.0% zachorowało do setnego dnia po porodzie, zwłaszcza na mastitis. Odnotowano ścisłą zależność między wysokim poziomem BHBA we krwi krów po porodzie, a wystąpieniem przemieszczenia trawieńca. Krowy ze zdiagnozowanym lewym przemieszczeniem trawieńca charakteryzowały się bardzo wysokim średnim stężeniem BHBA we krwi (4.2 mmol/l; dane nieprezentowane), które prognozowało wystąpienie tego zaburzenia w 100%. Pozwala to wnioskować o bardzo skutecznej prognozie powyższej jednostki chorobowej na podstawie określenia poziomu wskaźników energetycznych u krów analizowanych 5-15 dni po porodzie. 240 TOM III.indd 240 3/9/12 4:49 AM Ocena możliwości wykorzystania profilu metabolicznego do przewidywania zaburzeń... Ryc. 1. Procentowy udział krów chorych w pierwszych 100 dniach laktacji, w ogólnej liczbie krów zasuszonych z przekroczoną normą kondycji oraz stężenia wybranych parametrów w surowicy krwi. Ryc. 2. Procentowy udział krów chorych w pierwszych 100 dniach laktacji, w ogólnej liczbie krów w laktacji z przekroczoną normą kondycji oraz stężenia wybranych parametrów w surowicy krwi. WNIOSKI W badaniu wykazano, że metoda oceny kondycji krów wraz z oznaczeniem stężenia wybranych wskaźników w surowicy krwi w ostatnich 2-14 dniach przed porodem oraz w pierwszych 5-15 dniach laktacji daje możliwość prognozowania zaburzeń zdrowotnych w pierwszych 100 dniach laktacji z dobrą skutecznością. Najwyższą skuteczność prognozy zaburzeń zdrowotnych stwierdzono dla WKT oznaczonego we krwi krów 2-14 dni przed porodem oraz dla BHBA w 5-15 dniu laktacji, a najniższą dla BHBA w 2-14 dniu przed porodem. Najwyższą skutecznością prognozy charakteryzowało się mastitis. Przypuszczalnie skuteczność zastosowania profilu metabolicznego oraz oceny kondycji do prognozowania zaburzeń zdrowotnych byłaby wyższa w gospodarstwach, które mają większe problemy z zdrowiem krów. 241 TOM III.indd 241 3/9/12 4:49 AM A. Barteczko, Z.M. Kowalski LITERATURA Dembiński J. M., Bzorska M., Bzorski A. 2008. Zatrzymanie łożyska u krów. Weterynaria w terenie 2: 20-22. Duffield T. F., LeBlanc S. 2009. Interpretation of serum metabolic parameters around the transition period. Proc. Southwest Nutrition and Management Conference, 106-114. Ferguson J. D. 1996. Diet, production and reproduction in dairy cows. Anim. Feed Sci. Technol. 59: 173-184. Herdt T. H. 2000. Variability characteristics and test selection in herd-level nutritional and metabolic profile testing. Vet Clin. North Am. Food Anim. Pract. 16: 387-403. Kowalski Z. M. 2000. Wpływ żywienia krów na występowanie chorób metabolicznych w oborach mlecznych wysokowydajnych. Regionalne Centrum Doradztwa i Obszarów Wiejskich. KrakówWrocław-Poznań-Smolice, 27.10.2000. Kowalski Z. M., Gontowicz I., Kapica R. 2004. Wykorzystanie profilu metabolicznego do oceny prawidłowości żywienia krów mlecznych. Międzynarodowa Sesja Naukowa, Polanica Zdrój, 2526.06.2004, 59-63. Oetzel G. R., 2004. Monitoring and testing dairy herds for metabolic disease. Vet Clin. North Am. Food Anim. 20: 651-674. Overton T. R., Waldron M. R., 2004. Nutritional management of transition dairy cows: strategies to optimize metabolic health. J. Dairy Sci. 87 (E suppl.): 105-119. Adres do korespondencji: Anna Barteczko Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Żywienia Zwierząt i Paszoznawstwa Al. A. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Zygmunt M. Kowalski 242 TOM III.indd 242 3/9/12 4:49 AM IV. AGROEKONOMIA I AGROTURYSTYKA TOM III.indd 243 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 244 3/9/12 4:49 AM Aldona Borowska Krystyna Rejman EPISTEME 12/2011, t. II s.245-250 ISSN 1895-4421 SPEŁNIENIE OCZEKIWAŃ KONSUMENTÓW WOBEC OFERTY PIECZYWA SZANSĄ DLA BRANŻY PIEKARSKIEJ MEETING CONSUMER EXPECTATIONS AS THE OPPORTUNITY FOR BAKERY SECTOR Abstrakt: Celem pracy jest przedstawienie szans dla sektora piekarskiego w świetle oczekiwań konsumentów wobec oferty pieczywa, z uwzględnieniem obserwowanych zmian popytu na te produkty. Wykorzystano dane wtórne pochodzące z badań budżetów gospodarstw domowych GUS oraz przeprowadzono własne badania ankietowe wśród 138 osób. Dane budżetowe w latach 1998-2009 ukazują znaczny, prawie 36% spadek spożycia pieczywa w gospodarstwach ogółem, z 7,5 kg do 4,8 kg/osobę/ miesiąc, któremu towarzyszy zmiana struktury konsumpcji. Stwierdzono, że szans pobudzenia popytu na pieczywo można upatrywać m.in. w poprawie jego jakości, rozszerzeniu asortymentu, zróżnicowaniu wielkości jednostkowej produktów czy wprowadzeniu wyrobów o zwiększonych walorach odżywczych i prozdrowotnych. Słowa kluczowe: pieczywo, branża piekarska, popyt, dodatki prozdrowotne, preferencje Summary: The aim of the study was to find out the opportunities for the bakery sector through the exploitation consumer expectations on bread market. The background for the study was the analysis of demand for bread. The data was obtain from the household budget surveys carried out each year by GUS (Central Statistical Office). These data showed the considerable decline in monthly bread consumption by 30% on average in a household, from 7.5 to 4.8 kg/person in the years 1998-2009. The decrease of demand was accompanied by changes in the structure of bakery products consumption. Own research concerning consumer behaviour on the bread market was conducted on the sample of 138 men using questionnaire method. The study showed that the opportunities for demand improvement could be found in better quality of bakery products, the extending of market offer, product differentiation or introduction new products with higher nutritional value and health benefits for the consumer. Key words: bread, bakery sector, demand, health ingredients, preferences 245 TOM III.indd 245 3/9/12 4:49 AM Aldona Borowska, dr inż. Krystyna Rejman Wstęp Przetwory zbożowe, w tym pieczywo, są podstawową żywnością w wyżywieniu świata. W prezentacjach zaleceń żywieniowych różnych krajów, w postaci piramidy, tęczy, koła, talerza czy pagody [Painter 2002], uwzględniających m.in. zwyczaje i tradycje żywieniowe danej populacji, przetwory zbożowe stanowią fundamentalną warstwę. Zaleca się, aby w dziennym spożyciu występowały w największym udziale oraz proporcji [Bartnikowska 2006]. W przeciętnej polskiej racji pokarmowej przetwory zbożowe, wśród których dominuje pieczywo, dostarczają najwięcej ze wszystkich grup produktów węglowodanów (62% podaży w diecie), do niedawna także białka (obecnie jego głównym źródłem są produkty mięsne). Wskaźniki nutrindeksu ukazują ponadto, że zbożowe są pierwszym źródłem energii (38%), żelaza oraz witaminy B1, w dostarczaniu wapnia i witaminy B2 natomiast zajmują trzecią pozycję [Borowska i in. 2009]. Wartość odżywcza pieczywa zależy głównie od rodzaju mąki. Do produkcji pieczywa o jasnym miękiszu służą mąki pszenne typu 450-650, zawierające mniej białka, tłuszczu, witamin, składników mineralnych i błonnika niż całe ziarna zbóż (straty wynoszą 16-90%), jednak ze względu na podwyższoną strawność i zalety smakowe pieczywo jasne jest chętniej spożywane. Pieczywo razowe, grahama czy pełnoziarniste bogate jest w witaminy B, składniki mineralne (m.in. żelazo, fosfor, magnez, wapń, potas, mangan, selen) oraz substancje biologicznie czynne: błonnik, polifenole, fitoestrogeny i kwas fitynowy. Składniki te mogą zmniejszyć ryzyko wystąpienia NCDRD, zwłaszcza układu sercowo-naczyniowego [Hu 2003, Jacobs i in. 2004], nowotworów [Kasum i in. 2001, Larsson i in. 2005], cukrzycy [Slavin 2004] oraz otyłości [Koh-Banerjee i in.2003]. Materiał i metodyka Wykorzystano publikowane i niepublikowane dane o spożyciu pieczywa z badań budżetów gospodarstw domowych GUS z lat 1998-2009 oraz wyniki własnych badań ankietowych wśród 138 mężczyzn, mieszkańców Warszawy i Żyrardowa. W przypadku doboru miast zastosowano metodę nielosową; dobór jednostek typowych. Badanie zrealizowano w okresie IX.2009 – I.2010, a respondentów dobrano wśród ojców dzieci szkolnych za pośrednictwem nauczycieli. Z 461 warszawskich i 11 żyrardowskich szkół wylosowano w każdym z miast 3 szkoły podstawowe, gimnazja oraz szkoły ponadgimnazjalne (dobór losowy zespołowy). Wyniki i ich dyskusja W strukturze spożycia zbożowych w gospodarstwach ogółem tradycyjnie największy udział ma pieczywo, które w 2009 r. stanowiło 67,5% ich spożycia. Jednak od 1998 r. następował spadek tego udziału, do 2009 r. o 10%. Dane budżetowe ukazują też stały spadek spożycia pieczywa w tym okresie o 36% (ryc.1). W konsekwencji zmniejszyło się spożycie całej grupy produktów zbożowych o 17%, gdyż spadek konsumpcji pieczywa nie był rekompensowany rosnącym spożyciem ryżu i makaronów. Wielkość i strukturę konsumpcji determinuje rodzaj społeczno-ekonomiczny gospodarstw domowych. Najwięcej pieczywa spożywa się w gospodarstwach rolników, najmniej zaś w gospodarstwach pracujących na własny rachunek. Różnica w 2009 r. wyniosła 2,07 kg/ osobę/miesiąc, tj. o 52% więcej na korzyść gospodarstw rolników. Wysokie spożycie pieczywa w tych gospodarstwach spowodowane jest głównie tradycją i zwyczajami żywieniowymi. Z kolei najniższe w gospodarstwach pracujących na własny rachunek wynika głównie z dużego udziału żywienia poza domem, co nie jest uwzględniane w ilościowych badaniach 246 TOM III.indd 246 3/9/12 4:49 AM Spełnienie oczekiwań konsumentów wobec oferty pieczywa... spożycia w metodzie budżetowej. W strukturze konsumpcji dominuje pieczywo mieszane i „pozostałe”, stanowiące w gospodarstwach ogółem 75,2% spożycia (2009 r.), pszenne stanowiło 19,8%, żytnie – 5% . Zauważa się spadek spożycia pieczywa mieszanego przy wzroście konsumpcji pieczywa pszennego oraz żytniego. Ryc. 1. Spożycie pieczywa w gospodarstwach ogółem i w grupach społeczno-zawodowych o największym i najmniejszym poziomie konsumpcji w latach 1990 i 1998-2009, w kg/osobę/miesiąc, źródło: opracowanie własne na podstawie: Budżety gospodarstw domowych w 1990...2009 r. GUS. Warszawa. Ryc. 2. Hierarchia ważności cech wpływających na wybór pieczywa w opinii respondentów, średnie rangi w 5-stopniowej skali, gdzie 1 – cecha nieważna, 5 - cecha bardzo ważna, Cechy I-rzędowe Cechy II-rzędowe Cechy III-rzędowe Cechy IV-rzędowe, źródło: badania własne, 2011 247 TOM III.indd 247 3/9/12 4:49 AM Aldona Borowska, dr inż. Krystyna Rejman Przyczyny spadku spożycia pieczywa wyjaśniają m.in. Kołakowska-Paszkiewicz (2004), Ceglińska i in. (2004) oraz Liberska (2003), wskazując wypieranie pieczywa przez substytuty, zmianę nawyków żywieniowych, w tym spożycia żywności wygodnej. Według Kaplana (2002) bagatelizacja smaku chleba to główna przyczyna spadku popytu. Dobra jakość pieczywa w dużym stopniu zależy od umiejętności łączenia nowoczesnej techniki z tradycyjnymi, wielofazowymi metodami fermentacji ciasta. W badaniach własnych skupiono się m.in. na poznaniu czynników wpływających na decyzje nabywcze na rynku pieczywa przez ocenę ważności 18 cech pieczywa (ryc. 2). Po wyliczeniu średnich rang oceny dokonano podziału tych cech na 4 grupy (ryc. 2): • I-rzędowe – bardzo ważne: świeżość, smakowitość, rodzaj pieczywa • II-rzędowe - ważne: ogólna estetyka, cena, brak polepszaczy, pokrojenie, korzystny wpływ na zdrowie, dodatek ziaren, tradycja i zwyczaje żywieniowe • III-rzędowe – mało ważne: wartość odżywcza, wielkość jednostkowa, opakowanie, kształt, wartość kaloryczna • IV-rzędowe - nieważne: nowość rynkowa, reklama i promocja oraz moda. Wyniki badań innych autorów [Goryńska-Goldman 2007, Kołakowska-Paszkiewicz 2004, Górska-Warsewicz 2001] potwierdzają decydujące znaczenie świeżości i smakowitości pieczywa jako najważniejszych cech podczas wyboru. Ambroziak (2002) wykazał, iż najwięcej badanych oczekuje dobrej jakości pieczywa, co głównie związane jest z wymaganiem świeżości. Uzyskana w badaniach własnych hierarchia cech może być wskazówką dla producentów pieczywa w opracowywaniu nowych produktów. Smakowitość pieczywa, nawet gdy nie jest ciepłe, można uzyskać dzięki dużemu zaangażowaniu czynnika ludzkiego, gdyż ręczne dzielenie i formowanie ciasta pozwala na zastosowanie większej ilości wody, która zapewnia intensywne interakcje między składnikami ciasta, poprawiając jakość i walory smakowe pieczywa. Świeże pieczywo dostępne przez cały dzień można uzyskać wykorzystując produkty odroczonego wypieku. Przypisanie dużej wagi cechom takim jak brak polepszaczy, dobry wpływ na zdrowie czy dodatek ziaren świadczyć może o rosnących wymaganiach konsumentów w zakresie korzystnego wpływu żywności na zdrowie oraz świadomości znaczenia pieczywa w prawidłowym żywieniu. Rozszerzenie asortymentu pieczywa prozdrowotnego można więc postrzegać jako szansę rozwoju mikro, małych i średnich przedsiębiorstw piekarskich. Składnikami dostarczającymi substancji aktywnych biologicznie podnoszących wartość żywieniowo-zdrowotną pieczywa są nasiona, ziarna, otręby, zarodki, suszone owoce, warzywa i zioła czy kwasy omega-3. W badaniach własnych 62% respondentów stwierdziło, że lubi pieczywo z dodatkami. Najwięcej badanych (68%) przynajmniej raz kupiło produkty z dodatkiem ziaren słonecznika, a 12% stale kupuje ten rodzaj pieczywa. Ponad połowa ankietowanych kupiła przynajmniej raz pieczywo z mieszanką ziaren zbóż, z nasionami dyni oraz z sezamem (ryc. 3). Pieczywo z tymi dodatkami kupowane jest na stałe przez 5% badanych. Natomiast pieczywo z ziarnami soi, błonnikiem, suszonymi owocami cieszyło się mniejszą popularnością, gdyż ok. 30% respondentów deklarowało przynajmniej jednokrotny zakup. Niewykorzystane możliwości pobudzenia popytu na pieczywo tkwią również w rozwoju rynków niszowych, takich jak pieczywo regionalne i tradycyjne. Produkcja tego pieczywa odbywa się na bazie tradycyjnej wielofazowej fermentacji, często z wykorzystaniem 2-3 rodzajów kwasów wyprowadzanych z zaczynów zaszczepionych różnymi kulturami starterowymi [Diowksz i in. 2001]. Chleb wytwarzany na zakwasie posiada wysokie walory 248 TOM III.indd 248 3/9/12 4:49 AM Spełnienie oczekiwań konsumentów wobec oferty pieczywa... organoleptyczne, a nawet działa antystresowo [Diowksz i in. 2006]. Korzystnie wpływa na procesy trawienia, zwiększa dostępność cennych bio-składników oraz zmniejsza obecność substancji niepożądanych (m.in. kwasu masłowego, izomasłowego, izowalerianowego). Ryc. 3. Zakup pieczywa z różnymi dodatkami, % odpowiedzi,, źródło: badania własne Z badań własnych wynika, iż 60% badanych kupuje pieczywo tradycyjne i regionalne, przy czym najwięcej (43%) kupuje je niezbyt często, 11% okazjonalnie, podczas wyjazdów, kiermaszów, targów itp. imprez, zatem tylko 7% korzysta regularnie z oferty tego rodzaju pieczywa. Można przypuszczać, iż mały popyt na pieczywo tradycyjne i regionalne związany jest z ograniczoną dostępnością tych produktów, a także z produkcją podejmowaną przez nielicznych producentów. Wnioski Najważniejszymi dla konsumentów cechami pieczywa są: świeżość, smakowitość, rodzaj, cena, dobry wpływ na zdrowie, dodatek ziaren, pokrojenie. Czynniki te powinny być brane pod uwagę podczas ustalania strategii produktu przez producentów pieczywa. Duże zapotrzebowanie wśród badanych na pieczywo regionalne, tradycyjne oraz z dodatkiem ziaren to kolejna szansa rozwoju dla producentów pieczywa. Wymagania oraz potrzeby konsumentów będą spełnione, jeżeli do produkcji zostaną użyte surowce odpowiedniej jakości i wartości technologicznej, a jednocześnie zostaną wprowadzone nowe, atrakcyjniejsze produkty piekarskie, z udokumentowaną wartością odżywczą i prozdrowotną. 249 TOM III.indd 249 3/9/12 4:49 AM Aldona Borowska, dr inż. Krystyna Rejman Literatura Ambroziak Z. 2002. Polskie piekarstwo w świetle integracji z UE. Mat. Konf. Naukowo-Technicznej. ZBPP: Systemy zapewnienia jakości zdrowotnej w piekarstwie i ciastkarstwie zgodnie z wymaganiami Unii Europejskiej, Warszawa: 1-15. Bartnikowska E. 2006. Chleb i przetwory zbożowe w modelach optymalnego żywienia. Przegl. Piek. Cukier., 3: 2-4. Borowska A., Rejman K. 2009. Wykorzystanie argumentów żywieniowo-zdrowotnych na rynku pieczywa jako narzędzia zwiększania popytu. Med. Sport. Pract., 4: 79-87. Ceglińska A., Haber T., Leszczyński K., Witulski P. 2004. Wpływ opakowania na jakość i trwałość pieczywa. Przegl. Piek. i Cukiern., 4: 2-5. Diowksz A., Ambroziak W., Włodarczyk M. 2001. Biologiczne metody produkcji pieczywa o walorach żywności funkcjonalnej. Przegl. Piek. i Cuk., 9: 4-9. Diowksz A., Ambroziak W. 2006. Sourdough. Bakery products. Sciences and Technology: 365-380. Goryńska-Goldman E. 2007. Zwyczaje spożywania pieczywa w Polsce ze szczególnym uwzględnieniem wpływu czynników demograficznych i ekonomicznych. Rozprawa doktorska, AR Poznań. GUS, Budżety gospodarstw domowych w 2005...2009 r. Warszawa, 2006 - 2010. Górska-Warsewicz H. 2001. Zachowania konsumentów na rynku pieczywa. Przegl. Piek. Cukier., 7: 8-10. Hu F.B. 2003. Plant-based foods and prevention of cardiovascular disease: an overview. Am. J. Clin. Nutr., 78 (suppl): 544S-551S. Jacobs D., Gallaher D. 2004. Whole grain intake and cardiovascular disease: a review. Curr Atheroscler Rep., 6: 415–423. Kaplan S. 2002. Le retour du bon pain. Editions Perrin. 37-39. Kasum C.M., Nicodemus K., Harnack L.J., Jacobs D.R., Folsom A.R.2001. Whole grain intake and incident endometrial cancer: Iowa Women’s Health Study. Nutr.Cancer, 39:180-6. Koh-Banerjee P., Rimm E. 2003. Whole grain consumption and weight gain: a review of the epidemiological evidence, potential mechanisms and opportunities for future research. Proc. Nutr. Soc., 62: 25–29. Kołakowska-Paszkiewicz A. 2004. Wpływ sytuacji w polskim sektorze piekarskim na zachowania konsumentów w perspektywie akcesji z UE. Rozpr. dr., SGGW Warszawa. Larsson S., Giovannucci E., Bergkvist L., Wolk A. 2005. Whole grain consumption and risk of colorectal cancer: a population-based cohort of 60000 women. Br. J. Cancer, 92: 1803–1807. Liberska A. 2003. Rynek tłuszczów i przetworów zbożowych. Porad. Handl., 8: 30-49. Painter J., Jee-Hyun R., Yeon-Kyung L. 2002. Comparison of international food guide pictorial representations. Journ. Amer. Diet. Associat., 4: 483-489. Slavin J. 2004. Whole grains and human health. Nutr. Res. Rev., 17: 99–110. Adres do korespondencji: Aldona Borowska, SGGW w Warszawie, Katedra Organizacji i Ekonomiki Konsumpcji ul. Nowoursynowska 159C, 02-776 Warszawa e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: prof. dr hab. Barbara Kowrygo 250 TOM III.indd 250 3/9/12 4:49 AM Natalia Brzezina EPISTEME 12/2011, t. II s.251-256 ISSN 1895-4421 Baza przechowalnicza wybranych ziemiopłodów w gminie Ciasna – stan obecny i perspektywy rozwoju Storage of chosen agricultural products in the Ciasna district – current state and development prospects Abstrakt: Wyraźnie zarysowuje się potrzeba prowadzenia badań i wdrażania nowych technologii przechowywania produktów rolniczych, aby ograniczać straty ilościowe i jakościowe, a w ten sposób zwiększać ekonomiczną efektywność gospodarstw. Praca ta miała na celu charakterystykę stanu obecnego i ocenę możliwości rozwoju bazy przechowalniczej głównych płodów rolniczych na terenie gminy Ciasna. Na terenie badań prowadzonych przy użyciu kwestionariusza ankietowego w 2010 roku w wytypowanych 45 towarowych gospodarstwach rolnych stwierdzono, iż stan bazy przechowalniczej różni się w zależności od rodzaju ziemiopłodu oraz wielkości gospodarstwa. Produkcją ziemniaków zajmują się mniejsze gospodarstwa i przechowują je w sposób prymitywny. Ziarna zbóż magazynowane są w połowie masy towarowej w obiektach tradycyjnych, a metalowe silosy stosowane są tylko w większych gospodarstwach. Z powodu trudności w przechowywaniu nasion rzepaku baza przechowalnicza tego surowca nie istnieje w gospodarstwach indywidualnych. W technologii produkcji sianokiszonki stosuje się najnowocześniejsze metody przechowywania. Słowa kluczowe: baza przechowalnicza, rozwój przechowalnictwa, ziarno zbóż podstawowych, ziarno kukurydzy, nasiona rzepaku, ziemniaki, sianokiszonka Summary: In order to decrease losses and preserve the quality of products, it is necessary to conduct a research and following its findings, modern technologies should be implemented to improve storage of agricultural products. This in turn would lead to the improvement of the effectiveness of farms. The aim of this dissertation was to assess the current provision of storage of products in the Ciasna district and to suggest ways of developing this storage further. The study was carried out in the year 2010 on 45 farms using a questionnaire. The survey findings showed that in the research area the crop storage differs depending on the kind of agricultural products as well as on the size of the farm. Potatoes are grown mainly in smaller farms and they are stored in an old-fashioned way. Only half of the basic cereal grains produced is stored in the traditional way and modern metal grain silos are mainly available in larger farms. The difficulties in storing rapeseeds mean that the storage of this product does not exist on private farms. Hay-silage is stored in line with latest technology, i.e. smaller farms use pressed hay-silage and larger farms silos. Key words: crop storage base, development of preservation, grains, corns, rape seeds, potatoes, hay-silage 251 TOM III.indd 251 3/9/12 4:49 AM Natalia Brzezina Wstęp Modernizacja gospodarstwa rolniczego polega na takim wyborze technologii produkcji roślinnej i zwierzęcej oraz takim doborze zestawu maszyn, budynków i budowli, przy których podwyższa się sprawność funkcjonowania gospodarstwa i zwiększa się jego konkurencyjność na rynkach lokalnych i unijnych [Wójcicki, 2003]. Przechowywanie i konserwacja ziemiopłodów w łańcuchu produkcyjnym żywności są etapami, które mogą przynieść producentowi wiele korzyści, jeśli będą przeprowadzone w prawidłowy sposób [Ciećko, 2003]. Ważne jest zatem w miarę szybkie wdrażanie w warunkach polskich tych nowych technologii oraz rozwiązań organizacyjnych przechowalnictwa ziemiopłodów, które przyczyniają się do minimalizacji strat ilościowych i jakościowych powstających w przechowywanych produktach rolniczych. Niestety w wielu regionach Polski, w tym także w gminie Ciasna, dopiero w ostatnich latach baza przechowalnicza produktów rolniczych w indywidualnych gospodarstwach rolnych ulega poprawie, dzięki prywatnym firmom, których działalność ukierunkowana jest tylko na przechowalnictwo płodów rolnych. Celem pracy była charakterystyka stanu przechowalnictwa wybranych ziemiopłodów oraz ocena możliwości dalszego rozwoju bazy przechowalniczej na terenie gminy Ciasna w wytypowanych towarowych gospodarstwach rolnych w 2010 roku. Materiały i metody W pracy wykorzystano wyniki badań ankietowych przeprowadzonych w roku 2010 wśród wybranych 45 rolników prowadzących towarowe gospodarstwa rolne na terenie gminy Ciasna (powiat lubliniecki). Narzędziem badawczym służącym analizie wybranej grupy gospodarstw był kwestionariusz ankietowy. Kwestionariusz ankietowy składał się z 36 pytań i został skonstruowany tak, że zawierał zarówno pytania zamknięte jak i otwarte. Pierwsze pytania w kwestionariuszu to pytania metryczkowe. Dalsze pytania dotyczyły stricte pojemności i wyposażenia bazy przechowalniczej, metod konserwacji i przechowywania produktów rolniczych oraz oceny możliwości rozwoju bazy przechowalniczej. Wyniki i dyskusja Struktura obszarowa ankietowanych gospodarstw. Wielkość gospodarstw w pewnym stopniu odzwierciedla potencjał gospodarstw oraz ich efektywność ekonomiczną. Małoobszarowe, nieproduktywne gospodarstwa w dzisiejszym świecie nie mają nawet możliwości zaistnienia na rynku płodów rolnych. Jedną z cech charakterystycznych małych gospodarstw jest brak odpowiedniej bazy przechowalniczej produktów rolniczych. Natomiast im większe gospodarstwo, tym większa jest tam możliwość racjonalizacji produkcji wraz ze zwiększeniem korzyści skali przy użyciu bardziej zaawansowanych i nowoczesnych technologii, w tym obiektów przechowalniczych [Bórawski, Pawlewicz 2006]. W ankietowanej grupie towarowych gospodarstw rolnych ich wielkość wahała się od 8-580 ha. Średnia powierzchnia gospodarstwa wynosiła 66,7 ha. Stosunkowo mało było gospodarstw o niewielkiej powierzchni mieszczącej się w przedziale 1-20 ha (20%). Największą grupę tworzyły gospodarstwa o średniej powierzchni od 20 do 50 ha (44%). Około jedną czwartą ankietowanej populacji stanowiły gospodarstwa o areale 50-100 ha (22%). Natomiast udział wielkoobszarowych farm zajmujących 100 ha i więcej kształtował się na poziomie 14%. Zatem w grupie badawczej przeważały większe powierzchniowo gospodarstwa towarowe. Charakterystyka produkcji rolniczej w ankietowanych gospodarstwach. Udział gospodarstw w produkcji poszczególnych surowców rolniczych buduje pewien obraz 252 TOM III.indd 252 3/9/12 4:49 AM Baza przechowalnicza wybranych ziemiopłodów w gminie Ciasna... sytuacji przechowalnictwa w rejonie badań. W 100% gospodarstw produkowało się ziarno zbóż podstawowych, które głównie przeznaczane było na paszę dla zwierząt i dlatego też przechowywane były przez dłuższy czas. Uprawą ziemniaka zajmował się jedynie co trzeci ankietowany rolnik, przy tym była ona prowadzona na małą skalę w mniejszych i średnich pod względem obszaru gospodarstwach. Produkcją nasion roślin oleistych (tu głównie nasion rzepaku ozimego) trudniło się 11 właścicieli badanych gospodarstw przynależących do średniej i największej grupy obszarowej. Natomiast kukurydza z przeznaczeniem na ziarno uprawiana była tylko przez 3 gospodarstwa, ale za to największe pod względem powierzchni ogólnej ze wszystkich ankietowanych. Z kolei sianokiszonka sporządzana była w 13 zarówno małych jak i dużych powierzchniowo badanych gospodarstwach, które specjalizowały się w chowie bydła mlecznego i mięsnego (tab. 1, ryc. 1). Wyszczególnienie Powierzchnia uprawy [ha] Zbiór [t] Liczba gospodarstw* Przechowywana masa [t] Ziarno zbóż 1897,76 7496,15 45 (100%) 7025,24 Ziarno kukurydzy 85,00 658,70 3 (7%) 700,00 Nasiona rzepaku 292,50 602,26 11 (24%) 0,00 Bulwy ziemniaka 7,20 140,52 15 (33%) 165,00 Sianokiszonka - - 13 (29%) 2685,00 Tab. 1. Struktura produkcji w gospodarstwach, źródło: opracowanie własne. *indywidualne gospodarstwo może zajmować się produkcją wielu różnych ziemiopłodów Ryc. 1. Liczba gospodarstw produkująca dany produkt rolniczy na tle struktury obszarowej, źródło: opracowanie własne Stan obecny bazy przechowalniczej ziarna zbóż podstawowych i ziarna kukurydzy. Produkcja i właściwe zagospodarowanie ziarna zbóż istotnie determinują prawidłowe zaopatrzenie rynku w podstawowe artykuły spożywcze, jak również rozwój produkcji zwierzęcej i innych branży rolniczych. Z uwagi na fakt, iż dominującą gałęzią produkcji roślinnej w ankietowanych gospodarstwach jest produkcja ziarna zbóż, niezbędne jest właściwe zagospodarowanie ziarna w spichrzach i utrzymanie jego masy w stanie zdrowym, przy wysokich wskaźnikach jakościowych oraz minimalnych stratach i ubytkach ilościowych i jakościowych. Podstawą do osiągnięcia tych celów jest stosowanie odpowiednich 253 TOM III.indd 253 3/9/12 4:49 AM Natalia Brzezina obiektów służących przechowalnictwu ziarna zbóż [Jurga, 2010]. Tutaj nowoczesne metalowe silosy zbożowe w połączeniu z wiedzą z zakresu technik przechowalniczych są gwarantem prawidłowo prowadzonego procesu magazynowania [Janowicz, 2004]. Niestety w badanych gospodarstwach ponad połowa maksymalnej przechowywanej masy ziarna została zmagazynowana w obiektach tradycyjnych, a mianowicie 78% i 27% ankietowanych składowało ten produkt odpowiednio w magazynach strychowych i magazynach podłogowych, gdzie trudno jest zapewnić prawidłowe warunki do długotrwałego przechowywania. Przy czym magazyny strychowe znajdowały zastosowanie głównie w małych i średnich gospodarstwach o powierzchni do 50 ha (68%), a tylko w co trzecim większym gospodarstwie o powierzchni ponad 50 ha. Magazyny podłogowe używane były zarówno w małych jak i dużych gospodarstwach (tab. 2). Rodzaj obiektu Liczba gospodarstw* Udział w ogólnej liczbie gospodarstw [%] Max. przechowywana masa [t] Udział w max. przechowywanej masie [%] Magazyny strychowe 35 78% 4890 43% Magazyny podłogowe 12 27% 2320 20% Silosy płaskodenne 21 47% 3050 27% Silosy lejowe 2 4% 1196 10% Razem 70 11456 Tab. 2. Obiekty służące przechowalnictwu ziarna zbóż podstawowych i kukurydzy w ankietowanych gospodarstwach. Źródło: opracowanie własne *indywidualne gospodarstwo może dysponować wieloma różnymi obiektami do przechowywania ziarna zbóż podstawowych i kukurydzy Stan obecny bazy przechowalniczej nasion rzepaku. Ze względu na właściwości fizykochemiczne nasion rzepaku przechowywanie tego ziemiopłodu jest dużo trudniejsze od magazynowania ziarna zbóż. Trudności związane z przechowalnictwem nasion rzepaku oraz nieprzygotowanie techniczne ankietowanych gospodarstw do prawidłowej konserwacji tegoż produktu do składowania spowodowały, że surowiec ten nie był magazynowany w rejonie badań. Wszyscy ankietowani producenci rzepaku zmuszeni byli do odstawienia nasion rzepaku bezpośrednio po omłocie do punktu skupu przemysłu olejarskiego (tab. 1). Stan obecny bazy przechowalniczej bulw ziemniaka. Od kilku lat w łańcuchu produkcyjnym ziemniaka zachodzą istotne zmiany na etapie jego przechowalnictwa. Jest to spowodowane coraz większymi wymaganiami odbiorców ziemniaka konsumpcyjnego oraz przeznaczonego do przetworów głównie na frytki i chipsy. Producent powinien dostarczać ziemniaki regularnie, terminowo, bez względu na porę roku i warunki atmosferyczne, a poza tym duże partie jednolitego odmianowo surowca. Z uwagi na powyższe oczekiwania odbiorców szanse na utrzymanie się na rynku ziemniaka mają tylko ci rolnicy, którzy zdolni są wyprodukować wymaganą ilość surowca oraz przechowywać ją w optymalnych warunkach [Orlikowski, 1999]. W badanej grupie gospodarstw produkcja ziemniaka była prowadzona na bardzo małą skalę. Toteż baza przechowalnicza tego produktu rolniczego była niewielka i prowadzona w sposób bardzo tradycyjny. Zdecydowana większość gospodarstw tj. 73% w szczególności tych z grupy obszarowej do 50 ha, przechowywała ziemniaki w kopcach ziemnych. Z kolei 27% respondentów przechowało ten ziemiopłód w piwnicach, a 13% w specjalnie zaadoptowanych do tego budynkach gospodarczych. Przy czym piwnice i budynki gospodarcze stosowali głównie producenci rolni w większych gospodarstwach. W żadnym z ankietowanych gospodarstw nie znalazły zastosowania kopce techniczne, czy też nowoczesne przechowalnie (tab. 3). 254 TOM III.indd 254 3/9/12 4:49 AM Baza przechowalnicza wybranych ziemiopłodów w gminie Ciasna... Rodzaj obiektu Liczba gospodarstw* Udział w ogólnej liczbie gospodarstw [%] Przechowywana masa [t] Udział w max. pojemności [%] Kopiec ziemny 11 73% 70 42% Kopiec techniczny 0 0% 0 0% Piwnica 4 27% 45 27% Zaadoptowany budynek gospodarczy 2 13% 50 30% Nowoczesna przechowalnia 0 0% 0 0% Razem 17 165 Tab. 3. Metody przechowalnictwa bulw ziemniaka w ankietowanych gospodarstwach. Źródło: opracowanie własne. *indywidualne gospodarstwo może używać więcej niż jeden obiekt do przechowywania ziemniaków Stan obecny bazy przechowalniczej sianokiszonki. Produkcja sianokiszonki jest bardzo ważna, gdyż w okresie zimowym dzięki skarmianiu zwierzętami tej paszy objętościowej jest się w stanie osiągnąć 90% możliwości produkcyjnych żywienia pastwiskowego, a w przypadku siana produkowanego metodami tradycyjnymi tylko 64%. O należytym wykorzystaniu możliwości gospodarczych trwałych użytków zielonych decyduje szereg aspektów przyrodniczych, organizacyjnych i technologicznych [Zastawny, 1986]. Powinno się zatem dążyć do przyspieszonego rozwoju nowoczesnych technologii zbioru i konserwacji plonów z trwałych użytków zielonych. W rejonie badań sporządzanie sianokiszonki było prowadzone zgodnie z istniejącymi trendami technologicznymi w tym zakresie. W praktycznych rozwiązaniach ankietowanych gospodarstw zarysowały się dwie główne technologie sporządzania sianokiszonki. W badanych gospodarstwach prawie połowę całkowitej masy (48%) sianokiszonki wyprodukowano stosując technologię balotów owiniętych specjalną folią (62%). Natomiast w silosach przejazdowych 54% producentów rolnych zakisiło około 1350 t podsuszonej runi łąkowej. Należy również podkreślić, iż mniejsze gospodarstwa częściej zakiszały podsuszoną trawę w balotach, a większe wykorzystywały w tym celu silosy przejazdowe (tab. 4). Rodzaj metody Liczba gospodarstw* Udział w ogólnej liczbie gospodarstw [%] Przechowywana masa [t] Udział w przechowywanej masie [%] Baloty 8 62% 1300 48% Silosy przejazdowe 7 54% 1385 52% Inny sposób 0 0% 0 0% Razem 15 2685 Tab. 4. Metody przechowalnictwa sianokiszonki w ankietowanych gospodarstwach. Źródło: Opracowanie własne. *indywidualne gospodarstwo może przechowywać wieloma rożnymi metodami sianokiszonkę Perspektywy rozwoju bazy przechowalniczej wybranych ziemiopłodów. Programu Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2007-2013 popularyzuje tworzenie grup producenckich poprzez udzielanie im wsparcia finansowego. Zatem stworzenie prężnie działających grup producenckich ziemniaka i rzepaku mogłoby być czynnikiem stymulującym zwiększanie popularności ich uprawy, a w konsekwencji tworzenie nowoczesnej bazy przechowalniczej tych ziemiopłodów na terenie badań. 255 TOM III.indd 255 3/9/12 4:49 AM Natalia Brzezina Wnioski • Gmina Ciasna jest rejonem z dobrze rozwiniętym sektorem przetwórstwa rolnospożywczym. Baza przechowalnicza produktów rolniczych w takiej gminie powinna być na wysokim poziomie. Niestety jak wynika z badań, przeprowadzonych w 45 towarowych gospodarstwach tej gminy stan obecny przechowalnictwa jest przeciętny. • W gospodarstwach produkuje i przechowuje się przede wszystkim ziarno zbóż, co w dużej mierze jest determinowane strukturą produkcji zwierzęcej, w której główną rolę odgrywa tucz trzody chlewnej. W celu poprawy efektywności ekonomicznej gospodarstw należy dążyć do zróżnicowania profilu produkcji w gospodarstwach, a przede wszystkim zwiększenia powierzchni uprawy rzepaku i ziemniaka kosztem zmniejszenia areału uprawy zbóż. Jednym z najważniejszych czynników ograniczających urozmaicanie zakresu działalności produkcyjnej gospodarstw jest brak odpowiedniej bazy przechowalniczej nasion rzepaku i ziemniaka. • Niezbędne staje się zorganizowanie dobrze funkcjonującego systemu doradztwa rolniczego w zakresie przechowalnictwa płodów rolnych, które przyczyni się do szybkiego upowszechnienia i wdrożenia postępu rolniczego w zakresie kompleksowej technologii produkcji, a przede wszystkim nowoczesnych metod przechowalnictwa. Literatura Bórawski P., Pawlewicz A. 2006. Efektywność ekonomiczna indywidualnych gospodarstw rolnych w aspekcie zrównoważonego rozwoju obszarów wiejskich na przykładzie województwa warmińsko-mazurskiego. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu Rolnictwo. Z. 87 (540), s. 91-97 Ciećko Z. 2003. Ocena jakości i przechowalnictwo produktów rolnych. Wydawnictwo UWM, Olsztyn Janowicz L. 2004. Przechowywanie nasion rzepaku w magazynach silosowych. Publikacja dostępna w serwisie: www.ihar.edu.pl (10.12.2010) Jurga R. 2010. Samozagrzewanie się ziarna i pomiar temperatury w magazynach zbożowych. Przegląd Zbożowo-Młynarski. Nr 6, s. 35-37 Orlikowski P. 1999. Przechowalnie ziemniaków. Technika Rolnicza. Nr 5, s. 28-29 Wójcicki Z. 2003. Przemiany w rolnictwie i technice rolniczej oraz w zagospodarowaniu obszarów wiejskich. Inżynieria Rolnicza. Nr 3 (45 Tom I). s. 17-26 Zastawny J. 1986. Przegląd technologii zbioru roślinności łąkowej na siano, sianokiszonkę i kiszonkę. Materiały na konferencję naukowo-techniczną nt. „Zbiór i konserwacja pasz z użytków zielonych”. Częstochowa, s. 84-100 Adres do korespondencji: Katarzyna Kucińska SGGW Wydział Rolnictwa i Biologii Katedra Agronomii, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: Prof. dr hab. Andrzej Radecki oraz dr Katarzyna Kucińska 256 TOM III.indd 256 3/9/12 4:49 AM Tadeusz Konrad Grabowski EPISTEME 12/2011, t. II s.257-265 ISSN 1895-4421 Perspektywy rozwoju budownictwa mieszkaniowego w Polsce w świetle przyjęcia przez Sejm RP programu wsparcia dla tego sektora do 2020 roku The perspective of housing development in Poland in terms of the sector support programme until 2020 accepted by Polish Parliament Abstract: Sytuacja mieszkaniowa w Polsce jest wyjątkowo niekorzystna, praktycznie wszystkie miarodajne wskaźniki odnoszące się do mieszkalnictwa stawiają nasz kraj w ostatnim szeregu państw Unii Europejskiej. Jest to olbrzymia przeszkoda w drodze do zrównoważonego rozwoju społeczeństwa i gospodarki. Na szczególne uwzględnienie zasługuje trudna sytuacja w jakiej znajdują się osoby o dochodach niższych niż przeciętne. Poprzez brak spójnej polityki mieszkaniowej ludzie Ci nie mogą samodzielnie zaspokoić swoich potrzeb mieszkaniowych na wolnym rynku. To zaś przenosi ciężar odpowiedzialności pomocy tej grupie społecznej na gminy, borykające się z permanentnym brakiem funduszy na ten cel. Przez dwadzieścia lat wolnej Polski dotychczas nikt nie podjął się realizacji kompleksowej reformy mieszkalnictwa, będącego dziedzictwem gospodarki centralnie planowanej, a co za tym idzie stworzenia konstytucyjnie gwarantowanego, wsparcia finansowego zarówno dla gmin jak i osób najuboższych. Dokument, opublikowany w tym roku ma to jednak zmienić. Po wieloletnich konsultacjach dnia 4 marca 2011 roku zostały przez Sejm RP przyjęte: Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego. Artykuł ten prezentuje w jaki sposób dokument ten wpisuje się w obecna sytuacje na rynku i czy spełnia oczekiwania jakie są przed nim stawiane. Słowa kluczowe: mieszkalnictwo, budownictwo, problemy, polityka, nieruchomości. Summary: Housing situation in Poland is unusually adverse. Almost all indicators measuring housing place our country between the last rank countries in the European Union. It is a huge hindrance to sustainable development of society and economy. What is especially worth taking into consideration is difficult situation of people earning less than the average wage. As a result of incoherent housing policy these people cannot satisfy their housing needs in the free market. Consequently, the obligations of helping such people are transferred to communes which are permanently struggling with lack of funds destined to this purpose. For 20 years of democracy in Poland nobody has undertaken to realize a complex reform of housing which is heritage of planned economy. Moreover, nobody has undertaken to establish constitutionally guaranteed financial support for communes and the poorest. However, the document published this year is to change it. After many years of consultations, on March 4, 2011 the Polish Parliament accepted The main problems, aims and directions of housing development support programme. The aforementioned article presents how the document enters the current situation in the market and whether it satisfies the needs and expectations. Key words: housing, building industry, problems, policy, real estate 257 TOM III.indd 257 3/9/12 4:49 AM Tadeusz Konrad Grabowski Wstęp Wejście Polski do Unii Europejskiej, a także ciągle zwiększający się związek polskiego rynku dóbr i usług z rynkiem globalnym wywiera, wcześniej niespotykaną w naszych warunkach, presję do zmiany sposobu gospodarowania majątkiem, zarówno na prywatnych inwestorów jak i instytucje państwowe czy samorządowe. Stopień wykorzystywania posiadanych zasobów nieprzerwalnie rośnie i zaczyna osiągać poziom państw wysoko rozwiniętych. Oczywiście celem tego wzrostu jest lepsze zaspokajanie potrzeb społeczeństwa i zwiększenie rentowności tych zasobów majątkowych do których należą przede wszystkim nieruchomości. Nie ma to jednak bezpośredniego przełożenia na długofalowe plany i działania. Długi okres eksploatacyjny będący jedna z głównych cech nieruchomości, w krajach zachodnich uważany za jedna z ich największych zalet, w Polsce jest nadal uważany za zbędny balast. Przez ostatnie lata udaje nam się z coraz lepszym skutkiem zaprojektować obiekt, sprawnie go zrealizować i przekazać użytkownikom. Jednak na tym kończy się zainteresowanie inwestora daną inwestycją. Brakuje odpowiedniej kultury eksploatacji obiektów. Smutną codziennością są wspaniale wyglądające budynki użyteczności publicznej, zanieczyszczone, zniszczone i zaniedbane, zaledwie po kilku miesiącach od oddania do użytkowania. Problemem jest również sposób zagospodarowania terenu. Od kilku pokoleń budując obiekty nikt nie brał pod uwagę ich żywotności podczas tworzenia planów zagospodarowania. Mimo że realizacje które powstawały już w zamyśle nie były przeznaczone dla wielu pokoleń następców to plany na podstawie których je rozmieszczano w tkance miejskiej nie przewidywały płynnych zmian w zabudowie. Jako najlepszy przykład można tutaj podać budynki z tzw. „wielkiej płyty”, które ze względu na zastosowane materiały obecnie powinny być wyłączane z użytkowania. Nie jest to oczywiście możliwe ponieważ nie ma opracowanych alternatywnych planów realizacji tego przedsięwzięcia, temat jest więc po cichu zamiatany pod dywan. Prawdopodobnie będzie musiało dojść do jakiejś spektakularnej katastrofy budowlanej, aby rozpoczęła się dyskusja nad tą kwestią. Prywatne inwestycje idące za duchem czasu są tutaj swego rodzaju wyjątkiem. Świetnie zaprojektowane, zrealizowane i utrzymywane powinny być modelowym przykładem dla władz samorządowych i centralnych jak należy postępować. Na szczególne uwzględnienie zasługują tutaj inwestycje realizowane w najnowszych technologiach. Mam tutaj na myśli coraz częściej budowane tzw. domy energooszczędne czy budynki inteligentne, w których wszystko sterowane jest elektronicznie, a urządzenia przekazują sobie bezpośrednio większość informacji. Co jednak należy zrobić, aby tak pojmowana innowacyjność nie była wyjątkiem, ale standardem? Jak powinno wyglądać polskie budownictwo w następnych dziesięcioleciach i co już teraz należy zmienić aby umożliwić zrównoważony rozwój tego sektora gospodarki? Na te pytania starają się odpowiedzieć władze oddając nam opublikowany przez rząd w dniu 30 listopada 2010 roku, a przyjęty przez Sejm RP 4 marca 2011 roku dokument pt. Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku. Dlaczego jednak sami autorzy nazywają go „… próbą określenia podstawowych zasad polityki wsparcia budownictwa mieszkaniowego w średniookresowym horyzoncie czasowym do 2020 roku.”? Spróbujmy mu się przyjrzeć i dokładnie go przeanalizować. Materiał i metody Zmiany, które zapoczątkowała transformacja ustrojowa polskiej gospodarki rozpoczęta w 1989 roku, odcisnęły swoje piętno praktycznie na wszystkich gałęziach polskiej gospodarki. Budownictwo mieszkaniowe zalicza się do sektorów najmocniej dotkniętych negatywnymi skutkami tych zmian. 258 TOM III.indd 258 3/9/12 4:49 AM Perspektywy rozwoju budownictwa mieszkaniowego w Polsce... Źródło: opracowanie własne na podstawie danych pochodzących z GUS. Lata dziewięćdziesiąte to czas kiedy sytuacja powoli się normowała i można było zobaczyć pierwsze oznaki poruszenia na rynku. Rok 1995 skutkował oddaniem do użytkowania prawie 67 tysięcy mieszkań z czego prawie 32 tysiące stanowiły domy jednorodzinne. Pozytywne zjawiska odnotowywane w kolejnych latach nastrajały optymistycznie, szczególnie, że otoczenie prawno administracyjne towarzyszące temu sektorowi było określane jako jedno z najmniej przyjaznych w całej Europie. Pomimo kryzysu, który rozpoczął się w 2000 roku liczba inwestycji nadal rosła. Pomiędzy latami 2000 i 2010 praktycznie podwoiła się liczba oddawanych do użytkowania mieszkań, a w tym również domów jednorodzinnych. Przez ostatnie 20 lat nastąpił olbrzymi wzrost wolumenu rynku budowlanego, a w tym segmentu budownictwa mieszkaniowego [ryc.1]. Polityka mieszkaniowa prowadzona przez władze w ciągu ostatnich 20 lat podlegała znaczącym zmianom, ale jako główne działania które były realizowane można wskazać:1 • Zadbanie o najuboższych poprzez stworzenie mieszkań socjalnych i noclegowni dla bezdomnych. • Pomoc osobom o niskich i średnich dochodach poprzez rozwiązania takie jak mieszkania czynszowe, spółdzielcze lokatorskie czy chronione. 1 A. Młyńczak (2011). Wspieranie Budownictwa Mieszkaniowego do 2020 r. [Online]. Sejm RP. Protokół dostępu: http://www.mlynczak.pl/new/index.php?option=com_content&view=article&id=179:rzdowy-program-wspieraniabudownictwa-mieszkaniowego-do-2020-r&catid=49:budownictwo-mieszkaniowe-do-2020&Itemid=97 [05.06.2011]. 259 TOM III.indd 259 3/9/12 4:49 AM Tadeusz Konrad Grabowski • Wprowadzenie ulg podatkowych korzystnych dla osób chcących nabyć mieszkanie na własność. Ulga mieszkaniowa w PIT oraz obniżona stawka podatku VAT na materiały budowlane w szczególności. • Ulgi: termo modernizacyjna i remontowa mające na celu poprawę stanu technicznego posiadanych zasobów mieszkaniowych. • Redukowanie zobowiązań państwa pochodzących jeszcze z lat 70-tych i 80-tych poprzez wypłatę premii gwarancyjnych, wykup odsetek i kompensacje utraconych przez właścicieli środków ze względu na wprowadzenie czynszów regulowanych. • Skonstruowanie systemu wsparcia dla Towarzystw Budownictwa Społecznego. • Zapewnienie stabilności ekonomicznej państwa, której skutkiem było otwarcie rynku dla banków komercyjnych udzielających kredyty hipoteczne oraz reforma finansów publicznych, zakładająca rezygnację z ulg podatkowych i decentralizację kompetencji i środków na szczebel gminny. • Prywatyzacja mieszkań komunalnych i spółdzielczych. • Od 2008 roku działania rządowe mające na celu długofalowe wsparcie dla gmin w rozbudowie infrastruktury towarzyszącej budownictwu mieszkaniowemu. Borykamy się jednak ciągle z wieloma olbrzymimi problemami. Należy tutaj zwrócić szczególna uwagę na fakt, iż nasze problemy są znamiennie inne, a przez to nieporównywalne do tych które dotykają państwa Europy Zachodniej. Najważniejszym z nich jest deficyt mieszkań. Pomiędzy rokiem 2003, a 2009 oddano w Polsce do użytkowania około 950 tys. mieszkań, przy czym w tym samym czasie przybył w Polsce ponad 1 100 tys. gospodarstw domowych. Aktualny deficyt mieszkaniowy określany do celów statystycznych wynosi około 1 850 tys. mieszkań i nawet po korekcie tej wartości o tzw. szarą strefę, dotyczącą najmu oraz budynki faktycznie zasiedlone lecz nie zgłoszone do użytkowania, można spokojnie określić go na około 1 500 tys. mieszkań. Powodem tak wielkich braków jest niedostateczna dostępność mieszkań, czyli niemożliwość zaspokojenia potrzeb mieszkaniowych przez gospodarstwa domowe. Niewystarczające dochody społeczeństwa, niedostępność preferencyjnych kredytów oraz wysokie koszty budowy nowych mieszkań powodują, że tylko niewielka część społeczeństwa może nabyć mieszkania na warunkach rynkowych. Z drugiej strony bardzo duże znaczenie ma również fatalny stan techniczny zasobów mieszkaniowych które posiadamy. Wskaźniki takie jak wyposażenie mieszkań w instalacje techniczne czy ilość osób na jedno mieszkanie wyraźnie pokazują jak bardzo odbiegamy od państw Unii Europejskiej pod tym względem. Szczególnie dotyczy to terenów wiejskich, gdzie poprawa następuje bardzo powoli.2 2 Nieruchomości w Polsce. Pośrednictwo i zarządzanie. Kompendium, Red. W.J. Brzeski, Warszawa-Kraków, Europejski Instytut Nieruchomości, 2008. 260 TOM III.indd 260 3/9/12 4:49 AM Perspektywy rozwoju budownictwa mieszkaniowego w Polsce... Wyniki Według twórców Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku są dokumentem określającym podstawowe zasady polityki wsparcia dla tego sektora gospodarki. Zidentyfikowano w nim obszary wymagające interwencji państwa, wyodrębniono segmenty rynku mieszkaniowego oraz omówiono kwestie sposoby regulacji cyklu inwestycyjno-budowlanego, kładąc szczególny nacisk na proces planowania przestrzennego. Zaproponowana polityka wsparcia mieszkalnictwa w okresie najbliższych 10 lat skoncentrowana będzie na następujących celach: • Likwidacja deficytów w ilości lokali socjalnych i innych w zakresie pomocy społecznej • Zwiększenie podaży mieszkań w segmencie mieszkań na wynajem i budownictwie własnościowym. • Eliminacja ryzyk związanych z rozwojem prywatnego budownictwa na wynajem. • Obniżenie kosztów budowy mieszkań i racjonalizacja przestrzenno-funkcjonalna nowych zasobów mieszkaniowych poprzez stworzenie zasobu uzbrojonych terenów pod budownictwo mieszkaniowe. • Likwidacja luki remontowej. • Ograniczenie zapotrzebowania na energię w sektorze mieszkaniowym. • Racjonalizację sposobu zagospodarowania zasobami publicznymi i TBS.3 Konkretnie program przewiduje następujące rozwiązania:4 1. W segmencie pierwszym – dotyczącym budownictwa socjalnego zakłada się, uczestnictwo państwa w powstawaniu noclegowni, domów dla osób bezdomnych i tworzeniu lokali socjalnych. Jest to kontynuacja programu, przewidującego możliwość zasilania inwestycji z Funduszu Dopłat w wysokości od 30 do 50% kosztów przedsięwzięcia. Proponuje się rozszerzenie możliwości ubiegania się o pomoc o innych inwestorów budownictwa socjalnego niż tylko gminy. Ważna jest również propozycja mówiąca o wyodrębnieniu oddzielnego funduszu celowego przeznaczonego tylko na tworzenie noclegowni i domów dla bezdomnych. 2. W segmencie drugim – dotyczącym społecznego budownictwa na wynajem, planuje się realizacje mieszkań na wynajem, z docelowym przeniesieniem własności na najemcę, który partycypował będzie w kosztach budowy. Program ten będący nowością na polskim rynku nazywany jest SGM – Społeczne Grupy Mieszkaniowe. Adresatami tej formy budownictwa będą osoby i rodziny posiadające dochody uniemożliwiające zaciągnięcie kredytu komercyjnego oraz osoby młode, chcące w przyszłości założyć rodzinę. Zakłada się ponadto zmodernizowanie obecnie funkcjonującego system TBS poprzez wprowadzenie istotnych zmian w zasadach ustalania czynszów oraz sposobach łączenia, podziału, rozwiązania i ogłaszania upadłości przez TBS. Zmiany te mają służyć zwiększeniu bezpieczeństwa i ochronie najemców. Nadal udzielane będą preferencyjne kredyty dla TBS i spółdzielni 3 A. Młyńczak (2011). Wspieranie Budownictwa Mieszkaniowego do 2020 r. [Online]. Sejm RP. Protokół dostępu: www. mlynczak.pl/new/index.php?option=com_content&view=article&id=179:rzdowy-program-wspierania-budownictwamieszkaniowego-do-2020-r&catid=49:budownictwo-mieszkaniowe-do-2020&Itemid=97 [05.06.2011]. 4 Projekt ustawy: Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku. [Online] Protokół dostępu: http://bip.mi.gov.pl/pl/bip/projekty_aktow_prawnych/projekty_ustawy_ mieszkalnictwo_i_gospodarka_komunalna/bs_mieszk2020/px_m25102010.pdf [05.06.2011] 261 TOM III.indd 261 3/9/12 4:49 AM Tadeusz Konrad Grabowski mieszkaniowych oraz kontynuowane będzie wsparcie przy budowie mieszkań chronionych. 3. W segmencie trzecim – odnoszącym się do społecznego budownictwa własnościowego, czyli tak zwanego programu „Rodzina na swoim”, zakłada się skorygowanie tego funkcjonującego od 2006 roku projektu. Przewiduje się ograniczenie wieku beneficjentów do 35 lat, ograniczenie transakcji do rynku pierwotnego, znacząca korektę wskaźników kosztów budowy i pozbawienie prawa do dopłat w przypadku uzyskania innego lokalu z wyjątkiem nabycia spadku. Proponuje się również składanie wniosków o kredyt tylko do 2012, co tak naprawdę jest sposobem na całkowite wygaszenie tego programu. 4. W kwestii utrzymania zasobów mieszkaniowych, kontynuowane będzie wsparcie inwestycji termo modernizacyjnych i remontowych w postaci premii lub spłaty części kredytu, zasilane z Funduszu Termomodernizacji i Remontów. Planowane jest również wprowadzenie dodatkowego wsparcia dla właścicieli budynków, które w przeszłości objęte były czynsze regulowanym. 5. Jeżeli chodzi o ogólne instrumenty sektorowe to proponuje się utrzymanie obniżonej 8% stawki podatku VAT w budownictwie społecznym dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych do 300 m2 i lokali mieszkalnych do 150 m2. Bardzo ważnym jest również wsparcie dla rozwoju infrastruktury towarzyszącej budownictwu mieszkaniowemu poprzez dofinansowanie kosztów jej budowy na poziomie 15%. Zaproponowanym formom pomocy towarzyszyć mają korekty obowiązujących przepisów prawa oraz całkiem nowe rozwiązania prawne. Niezbędne jest tez przygotowanie bardziej racjonalnych rozwiązań w kwestiach zagospodarowanie przestrzennego czy polityki regionalnej bezpośrednio z nim związanej. 6. Wprowadzenie nowego na polskim rynku instrumentu finansowego zwanego odwrócona hipoteką. Rozwiązanie to adresowane do osób starszych w zamian za przepisanie swojego mieszkania na rzecz banku będą otrzymywać od banku określoną kwotę, jednorazowo lub ratalnie. Osoby te musza oczywiście posiadać prawo do lokalu – własności lub wieczystego użytkowania ewentualnie spółdzielcze własnościowe prawo do lokalu. Po śmierci właściciela jego spadkobiercy będą mieli możliwość albo spłaty zaciągniętego kredytu i zachowania lokalu albo oddania nieruchomości kredytodawcy. Ta forma zabezpieczenia starości dla osób starszych jest bardzo rozpowszechniona na w państwach zachodnich i można tylko żałować ze wchodzi na polski rynek tak późno. 7. W dokumencie określono również kierunki zmian zasad regulujących rynek wynajmu mieszkań. Zmieniono definicję mieszkaniowego zasobu gminy i publicznego zasobu mieszkaniowego. Tym samym zawężając zasób wyłącznie do lokali, w stosunku do których gmina posiada tytuł własności lub posiadanych samoistnie. Umożliwiono gminie i innym jednostkom samorządu terytorialnego zawieranie umów najmu lokali mieszkalnych na czas oznaczony. Wprowadzono zasadę, że czynsz w publicznym zasobie mieszkaniowym powinien pokrywać co najmniej koszty utrzymania nieruchomości. Oddano do wyłącznej właściwości sadów orzekanie o uprawnieniach do otrzymania lokalu socjalnego. Zreformowano system dodatków mieszkaniowych, priorytetowo traktując lokatorów. 8. W ramach działań towarzyszących racjonalizacji struktury wydatków budżetowych zakłada się realizację pomocy państwa w spłacie zadłużenia z tytułu kredytów mieszkaniowych zaciągniętych przez spółdzielnie przed 31.05.1992 roku oraz dalsze wypłacanie premii gwarancyjnej właścicielom książeczek mieszkaniowych z związku z likwidacją tych książeczek na cele mieszkaniowe.5 5 A. Młyńczak (2011). Wspieranie Budownictwa Mieszkaniowego do 2020 r. [Online]. Sejm RP. Protokół dostępu: http://www.mlynczak.pl/new/index.php?option=com_content&view=article&id=179:rzdowy-program-wspierania- 262 TOM III.indd 262 3/9/12 4:49 AM Perspektywy rozwoju budownictwa mieszkaniowego w Polsce... Dyskusja Znaczenie tego dokumentu dla przyszłego rozwoju sektora budownictwa mieszkaniowego jest kluczowe. W zamyśle rządu dokument: „…jasno i precyzyjnie określa podstawowe zasady polityki wsparcia budownictwa mieszkaniowego z budżetu państwa w perspektywie najbliższych 10 lat oraz diagnozuje podstawowe problemy sektora mieszkaniowego, określa obszary wymagające interwencji państwa, a także wskazuje możliwości działania w określonych segmentach budownictwa mieszkaniowego, takich jak budownictwo socjalne, budownictwo społeczne czy budownictwo własnościowe.” Można mieć jednak wiele wątpliwości co do jakości tego tekstu. Jak słusznie podkreślają środowiska samorządowe i specjaliści z dziedziny mieszkalnictwa w „Deklaracji uczestników VI Forum Mieszkalnictwa i Rewitalizacji” odnoszącej się do rządowego dokumentu, należy zwrócić uwagę w szczególności na następujące mankamenty tego programu. •• Nieuwzględnienie rozwarstwienia społecznego i różnic w układzie dochodowym ludności w odniesieniu do ich potrzeb mieszkaniowych. Tak karygodne zaniedbanie widoczne wręcz gołym okiem prawdopodobnie bierze się po prostu z pobieżnego traktowania tego tematu przez władze. Analizując sytuacje mieszkaniową obywateli należy traktować bowiem ten problem bardzo poważnie. Inne potrzeby ma wielodzietna rodzina o najniższych dochodach, a inne samotne starsze osoby pozostające bez dachu nad głową. Wsparcie powinno być adresowane do konkretnych grup społecznych aby było skuteczne. Programy odnoszące się do ogółu obywateli w olbrzymiej części przypadków w dalszym okresie funkcjonowania są coraz bardziej obcinane wraz z kolejnymi cięciami budżetowymi i po kilku latach okazuje się że sens ich funkcjonowania został całkowicie wypaczony i zamiast pomagać potrzebującym rodzą kolejne patologie. •• Brak szczegółowego programu finansowania rozwoju sektora mieszkaniowego wraz z harmonogramem działań. Publiczne programy finansowania rozwoju sektora czynszowego budownictwa mieszkaniowego stanowią podstawę do aktywizacji całej gospodarki mieszkaniowej. Nie mogą więc pozostać w oderwaniu od planów budżetowych państwa na kolejne 10 lat. W pierwszych latach trzeba liczyć się z wyraźnie zwiększonymi kosztami całego przedsięwzięcia, ale już w następnych ta aktywizacja może stanowić wyraźne źródło napływu środków do budżetu państwa. Dlatego tak ważne jest odpowiednie ustalenie harmonogramu działań wymienionych w programie. Jako szczególnie istotne należy również określić stabilność całego procesu wsparcia ze względu na wydłużony cykl inwestycyjny w budownictwie względem innych sektorów gospodarki. Dokument opracowany przez rząd zrzuca większość odpowiedzialności na gminy z drugiej strony nie dając im żadnego wyraźnego wsparcia w tych działaniach. Nie określa ani wysokości wsparcia, ani sposobu wydatkowania, ani terminów wprowadzania kolejnych instrumentów. •• Pominięcie opinii środowisk samorządu terytorialnego wobec niektórych proponowanych rozwiązań finansowych, instytucjonalnych i regulacyjnych, dotyczących w szczególności sposobu finansowania proponowanych instrumentów. Należy w tym miejscu zaznaczyć, że były prowadzone szeroko pojęte konsultacje społeczne przed zaproponowaniem praktycznie wszystkich z zaproponowanych rozwiązań. Jednak krytyka jaka spadła ze strony samorządów terytorialnych na niektóre propozycje, jak np. formułę społecznych grup mieszkaniowych czy propozycje prywatyzacji społecznych mieszkań czynszowych, została całkowicie pominięta. Niedopasowanie do podstawowych zadań jednostek samorządów terytorialnych i brak przeprowadzenia właściwych analiz ekonomicznych, mogących pokazać jak kosztowne mogą to być pomysły, to tylko pierwsze z brzegu zarzuty na jakie został narażony ten dokument w wyniku tego zaniechania.6 budownictwa-mieszkaniowego-do-2020-r&catid=49:budownictwo-mieszkaniowe-do-2020&Itemid=97 [05.06.2011]. 6 Nieruchomości w Polsce. Pośrednictwo i zarządzanie. Kompendium, Red. W.J. Brzeski, Warszawa-Kraków, 263 TOM III.indd 263 3/9/12 4:49 AM Tadeusz Konrad Grabowski •• Odłożenie w czasie problemów związanych z tak zwaną „luką remontową” powiększającą się praktycznie we wszystkich sektorach mieszkalnictwa, a szczególnie w zasobach publicznych, poprzez określenie stosunkowo niskiego priorytetu działań względem tych braków i odłożenie gruntownej modernizacji przeprowadzonej modelowo na początku nowego stulecia we wschodnich landach Niemiec. Niedogodności w tym przypadku dotyczą przede wszystkim niskiego standardu tych mieszkań, małej efektywności energetycznej oraz po prostu wyraźnego zaniedbania tych zasobów stanowiącego często barierę w zrównoważonym rozwoju miast. Gminy na przykład powinny uzyskać możliwość refinansowania części inwestycji remontowych podejmowanych w nieruchomościach zabytkowych. •• Pominięcie kwestii wsparcia inwestycji mieszkaniowych realizowanych w ramach programów rewitalizacyjnych. Pomimo że remonty i adaptacji prowadzone w trakcie rewitalizacji są ich kluczowym elementem, obecnie są one pozbawione możliwości wsparcia z osi priorytetowych Regionalnych Programów Operacyjnych. Rewitalizacje szczególnie w dużych miastach są podstawowym elementem ożywiania tkanki miejskiej i przywracania blasku miejscom zaniedbanym. Brak odpowiedniego wsparcia czy to z jednostek samorządu terytorialnego czy bezpośrednio z budżetu państwa może okazać się w najbliższych latach przesłanką do zaprzestania tych jakże potrzebnych działań. •• Nie określenie całościowego planu będącego podstawą programów przygotowania gruntów pod budownictwo mieszkaniowe. Praktyczny brak jakiejkolwiek polityki osiedleńczej, powolne przygotowywanie planów zagospodarowywania dla miast oraz brak długofalowego planowania w kwestiach mieszkaniowych, jest wielkim utrudnieniem dla inwestorów. Koncentracja budownictwa mieszkaniowego na intensywnie zabudowanych terenach wcześniej wyposażonych w odpowiednia infrastrukturę i zaplecze techniczne odciążyłoby znacząco gminy i przyspieszyło wypełnianie deficytu mieszkaniowego w Polsce. Niewłaściwym jest odłożenie programu wsparcia infrastruktury towarzyszącej budownictwu mieszkaniowemu na kolejne pięć lat. •• Ostatnim ale jakże ważnym dla kupujących mieszkania może się okazać postulat dotyczący ciągłości funkcjonowania programów polityki społecznej. Dokument został opracowany w 2010, wszedł w życie w marcu 2011, a jego realne działanie ze względu na nieumieszczenie go w budżecie 2012 roku będziemy mogli odczuć dopiero na przełomie 2013 i 2014 roku. Niezasadnym wydaje się więc pisanie programu tylko na kilka lat. Koniecznym wydaje się przyspieszenie prac legislacyjnych celem zminimalizowania poślizgu jaki już na starcie jest częścią składową tego programu aby 10 lat nie okazało się, że pisanie go nie miało sensu. 7 Oczywiście powyższe zestawienie stanowi tylko o najważniejszych zarzutach wobec dokumentu przyjętego 4 marca 2011: Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku. Z czym jednak się można zgodzić analizując ten dokument? Przede wszystkim sam kierunek jaki nakreśla ten tekst jest właściwy. Zmiany w rozwiązaniach prawnych jakie maja na jego podstawie zostać wprowadzone są całkowicie słuszne. Stopniowe wygaszanie finansowania zobowiązań z lat dziewięćdziesiątych w rodzaju premii gwarancyjnych i wykupu odsetek od kredytów to także kwestie bardzo ważne, pozwalające zamknąć pewien rozdział w historii mieszkalnictwa8. Europejski Instytut Nieruchomości, 2008. 7 Projekt ustawy: Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku . [Online] Protokół dostępu: http://bip.mi.gov.pl/pl/bip/projekty_aktow_prawnych/projekty_ustaw/ ustawy_ mieszkalnictwo_i_gospodarka_px_m25102010.pdf [05.06.2011] 8 Deklaracja uczestników VI Forum Mieszkalnictwa i Rewitalizacji w sprawie rządowego programu polityki mieszkaniowej Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 264 TOM III.indd 264 3/9/12 4:49 AM Perspektywy rozwoju budownictwa mieszkaniowego w Polsce... Wnioski Każda osoba potrzebuje przysłowiowego „dachu nad głową”, potrzeby mieszkaniowe można, więc określić jako powszechne, dotyczące każdej grupy społecznej. Uzyskanie własnego mieszkania lub najem go na zasadach czynszowych wymaga ponoszenia przez wiele lat bardzo dużych wydatków często będących główną częścią naszego domowego budżetu. Niestety wydatki te coraz części okazują się zbyt wysokie dla najbiedniejszych grup społecznych, dlatego ciężar odpowiedzialności za spełnienie tych potrzeb spada na państwo, konstytucyjnie do tego zobowiązane. Zgodnie z art. 75 ust. 1 Konstytucji władze publiczne zobowiązane są do prowadzenia polityki sprzyjającej zaspokajaniu potrzeb mieszkaniowych jakie maja obywatele, a w szczególności przeciwdziałaniu bezdomności, wspieraniu rozwoju budownictwa socjalnego oraz popieraniu działania obywateli zmierzającego do uzyskania własnego mieszkania. Dokument, który został poddany szczegółowej analizie w tej publikacji pomimo licznych niedociągnięć jest krokiem w dobrą stronę. Nie jest jednak reformą rozwiązującą wszystkie problemy, na którą musimy jeszcze poczekać. Literatura Deklaracja uczestników VI Forum Mieszkalnictwa i Rewitalizacji w sprawie rządowego programu polityki mieszkaniowej Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku, Sosnowiec, Śląski Związek Gmin i Powiatów, 2011.[Online] Protokół dostępu: http://www.sosnowiec.pl/_upload/file/DEKLARACJA%20 wersja%201_2.doc [05.06.2011] K. Kukuła, Elementy statystyki w zadaniach, PWN, Warszawa 1998, 2003. A. Młyńczak (2011). Wspieranie Budownictwa Mieszkaniowego do 2020 r. [Online]. Sejm RP. Protokół dostępu: http://www.mlynczak.pl/new/index.php?option=com_content&vie w=article&id=179:rzdowy-program-wspierania-budownictwa-mieszkaniowego-do-2020r&catid=49:budownictwo-mieszkaniowe-do-2020&Itemid=97 [05.06.2011]. Projekt ustawy: Główne problemy, cele i kierunki programu wspierania rozwoju budownictwa mieszkaniowego do 2020 roku . [Online] Protokół dostępu: http://bip.mi.gov.pl/pl/bip/projekty_ aktow_prawnych/projekty_ustaw/ustawy_mieszkalnictwo_i_gospodarka_komunalna/bs_ mieszk2020/px_m25102010.pdf [05.06.2011] Nieruchomości w Polsce. Pośrednictwo i zarządzanie. Kompendium, Red. W.J. Brzeski, WarszawaKraków, Europejski Instytut Nieruchomości, 2008. Adres do korespondencji: Tadeusz Konrad Grabowski Katedra Statystyki Matematycznej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. A. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków e-mail: roku, Sosnowiec, Śląski Związek Gmin i Powiatów, 2011.[Online] Protokół dostępu: www.sosnowiec.pl/_upload/file/ DEKLARACJA%20wersja%201_2.doc [05.06.2011] 265 TOM III.indd 265 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 266 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Kornalska EPISTEME 12/2011, t. II s.267-273 ISSN 1895-4421 SYSTEMY MOTYWOWANIA PRACOWNIKÓW W ORGANIZACJI System of motivating employees in the organization Abstrakt: Motywowanie jest jedną z istotnych funkcji kierowania organizacją. Skuteczne motywowanie wzmaga zadowolenie pracownika z wykonywanych zadań jak i kierownika z realizacji funkcji kierowniczych. Celem opracowania jest ukazanie technik motywowania stosowanych w organizacjach. Materiał źródłowy stanowią badania ankietowe pracowników wykonawczych. Dotyczyły one zarówno problemów motywowania materialnego jak i niematerialnego a także obszarów zadowolenia z pracy. Zwrócono uwagę nie tylko na motywatory ale także i na znaczenie demotywatorów, które w ocenie pracowników uznawane są jako istotne. Ponadto zakres opracowania obejmuje analizę i ocenę czynników wywołujących zadowolenie i niezadowolenie z pracy. Ukazano rolę menedżera w motywowaniu podwładnych poprzez powiązanie motywacji ze stylami kierowania. Sporządzono ranking najważniejszych motywatorów i demotywatorów wskazanych przez respondentów w płaszczyźnie inspirowania materialnego i niematerialnego. Wyniki badań wskazują, że pracownicy na stanowiskach niekierowniczych interesują się problematyką motywowania a w szczególności skutecznością inspirowania ich do pracy przez bezpośredniego przełożonego. Słowa kluczowe: motywowanie, motywowanie materialne i niematerialne Summary: Motivation is one of the essential functions of the institution. Effective motivation increases employee satisfaction with the tasks and the manager the implementation of managerial functions. The purpose of this paper is to present the techniques used to motivate an organization. The source material are implementing employee surveys. They concerned both the problems of motivating material as and immaterial as well as the areas of job satisfaction. Attention was paid not only on but also the motivators and the importance not motivators which in the opinion of employees are regarded as important. Moreover, the scope includes the development of analysis and assessment of the factors causing satisfaction and dissatisfaction with work. It shows the role of manager in motivating subordinates by linking motivation with styles of management. For ranking the most important motivators and not motivators identified by respondents in the plane of tangible and immaterial inspiration. The results show that workers in positions non managerial interested in the issues of motivation and in particular the effectiveness of inspiring them to work by the immediate supervisor. Key words: motivation, material motivation, immaterial 267 TOM III.indd 267 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Kornalska Wstęp Motywacja jest złożonym procesem, którego kierowanie wymaga szerokiej wiedzy i umiejętności dotyczących wielu dziedzin, począwszy od psychologii a skończywszy na zarządzaniu zasobami ludzkimi [Penc J. 1996]9. Dla pracodawców motywacja to psychologiczny stan przyczyniający się do określenia stopnia zaangażowania pracownika w swoją pracę. Stanowi wewnętrzną siłę, od wielkości której zależy intensywność i trwałość wysiłków decydujących o gotowości do pracy. Obejmuje czynniki powodujące określone zachowania ludzi zmierzające w wyznaczonym kierunku. Im silniejszą motywację posiada pracownik, tym zwiększa się jego upór w dążeniu do osiągnięcia założonego rezultatu, biorąc oczywiście pod uwagę wyznaczone cele przy jednoczesnej ocenie możliwości ich realizacji z uwzględnieniem swojego poziomu działania. Proces motywacyjny, jako proces, który wpływa jednocześnie na sferę psychologiczną i socjologiczną pracownika, na jego życie zawodowe i osobiste, na dobro organizacji i pracownika od dawna stanowi przedmiot zainteresowań naukowców i osób odpowiedzialnych za zarządzanie zasobami ludzkimi. Motywacja pracowników jest uznawana jako pośrednie narzędzie generowania zysków przez firmę i osiągania zamierzonych celów. Motywowanie jest jedną z najważniejszych funkcji zarządzania, wykorzystującą celowe oddziaływanie na pracowników dzięki znajomości czynników, które na nich mają wpływ oraz kształtujących ich środowisko życia i pracy.10 Aby skutecznie pobudzać pracownika do efektywnej pracy należy poznać jego charakter oraz jego potrzeby. Motywowanie go do pracy stanie się wówczas łatwiejsze. Biorąc jednak pod uwagę, iż zachowania ludzi są skomplikowane, czasem wręcz nieracjonalne, niełatwe jest poznanie i zrozumienie ich motywacji.11 Nie można dać jednoznacznej odpowiedzi, odnoszącej się identycznie do wszystkich pracowników, co inspiruje ich do działania, jakie czynniki sprawią, że będą efektywnie pracować. Wiadome jest natomiast, że zaspokajanie potrzeb pracownika może stymulować go do działania. Kierownik musi być osobą elastyczną, musi sięgać zarówno po nagrody zewnętrzne, jak i wewnętrzne. Musi nawiązywać kontakt z pracownikiem, dotrzeć do niego, próbując również odkryć jego motywację osobistą. Kierownik powinien poznać cele i ambicje pracownika i umieć je wykorzystać dla dobra firmy. Musi sprawnie połączyć cele indywidualne pracowników z celami firmy, wówczas łatwiej będzie wyzwolić wśród pracowników motywację oraz sprawnie zarządzać firmą. W procesie motywacji nie można ograniczać się jedynie do motywacji płacowej, gdyż w którymś momencie przestanie być ona efektywna. Proces motywacji oparty jest na kilku teoriach i modelach motywacji: 1. teorie treści – dotyczą zwrócenia szczególnej uwagi na wewnętrzne potrzeby pracowników oraz dążenie do ich zaspokojenia. Starają się uzyskać odpowiedź na pytanie: co zmusza ludzi do działania? 2. teorie procesu – pozwalają odpowiedzieć na pytanie jak uruchamiane jest działanie ludzkie, służące zaspokojeniu potrzeb, w którą stronę jest ono ukierunkowane, jak podtrzymywane i wygaszane? 9 Penc J. 1996, Motywowanie w zarządzaniu, wyd. Profesjonalnej Szkoły Biznesu, Kraków, s. 136 10 Pocztowski A., 1998, Zarządzanie zasobami ludzkimi. Zarys problematyki i metod, Oficyna Wydawnicza Antykwa, Kraków-Kluczbork, s. 117 11 Bartkowiak G., Januszek H., 1997, Umiejętności kierownicze, wyd. AE w Poznaniu, Poznań, s. 37 268 TOM III.indd 268 3/9/12 4:49 AM Systemy motywowańia pracowników organizacji Ten rodzaj teorii pozwala zrozumieć proces podejmowania decyzji przez pracowników oraz jaką rolę odgrywają dla nich aspiracje, nagrody i kary czy preferencje. Teorie procesu obejmują: teorię wartości oczekiwanej, teorię sprawiedliwego nagradzania, teorię wyznaczania celów. 3. teorie wzmocnienia pozytywnego – mówiące o tym, że zachowaniami ludzi steruje środowisko społeczne. Według tej teorii kierowanie ludźmi może odbywać się poprzez manipulację środowiskiem. Pozytywne wzmacnianie, uczenie unikania, wygaszanie oraz karanie to najważniejsze techniki modyfikacji zachowań ludzkich. Najbardziej znanymi modelami motywacji są: 1. model tradycyjny – zakłada, iż pracownik z natury swojej jest leniwy, często nieuczciwy, nie posiada wyznaczonego celu w życiu, a praca jest dla niego przymusem. Aby zachęcić takich pracowników do podjęcia odpowiedzialności za swoją pracę i zmobilizować do działania należy im płacić często zbyt wysokie pensje czy nagrody. 2. model stosunków współdziałania – zakłada, że ludzie pragną czuć się potrzebni, chcą przynależności i poczucia, że są jednostkami indywidualnymi. Praca dla nich jest celem samym w sobie a pieniądze przestały spełniać rolę motywacyjną. Motywacją dla pracowników jest interesująca praca oraz kreatywne zadania, natomiast rutyna w wykonywaniu zadań ma działanie demotywujące. 3. model zasobów ludzkich – związany jest z koncepcją współdziałania i zachęcania pracowników do udziału w zarządzaniu organizacją zwiększając im poziom obowiązków a co za tym idzie odpowiedzialności. Rola kierownika w tym modelu jest bardzo istotna a sprowadza się do współpracy z pracownikami, dzieleniem się z nimi odpowiedzialnością za osiąganie celów firmy, rozszerzając zakres samokierowania u podwładnych. Powoduje to wśród pracowników efektywniejsze działanie na rzecz firmy oraz zadowolenie z wykonywanej pracy. Poza tradycyjnymi metodami i teoriami motywacji pojawiły się ostatnio nowe podejścia: teoria ustalania celów (przełożeni wraz z podwładnymi w sposób systematyczny ustalają cele dla podwładnych) oraz podejście japońskie (polega na wytworzeniu i utrzymaniu partnerskich stosunków między pracownikami a kierownictwem). Zarówno w teoretycznym jak i praktycznym podejściu występują różne sposoby pobudzania motywacji. Odbywa się to za pomocą bodźców negatywnych, wywołując w ten sposób motywację ujemną bądź bodźców pozytywnych – motywacja pozytywna. Motywacja ujemna – oparta jest na obawie, lęku. Pracownik zatraca swoje poczucie wartości, stara się nie narażać kierownikowi zamiast skupiać się na efektywniejszym wykonaniu swojej pracy. Stosowanie bodźców ujemnych powoduje negatywne zmiany w osobowości pracownika wywołując w nim pesymistyczne podejście do pracy oraz spadek ambicji. Następstwem negatywnego motywowania może być, frustracja, depresja pracownika a w konsekwencji demotywacja. Motywacja pozytywna – dąży do stwarzania pracownikowi możliwości realizacji jego celów przy jednoczesnym spełnianiu oczekiwań pracodawcy. Zastosowanie bodźców pozytywnych sprawia, że pracownik (podwładny) lepiej wykorzystuje swoje możliwości, stawia sobie wysoko poprzeczkę realizacji celów mocno przy tym angażując się w swoją pracę. Motywacja pozytywna prowadzi w konsekwencji do maksymalnego wykorzystania potencjału pracowniczego w dłuższej perspektywie czasowej. Pracodawca ma szerokie możliwości oddziaływania motywacyjnego na pracowników celem lepszego wykonywania swojej pracy. W literaturze najczęściej spotykanym podziałem ww. 269 TOM III.indd 269 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Kornalska czynników jest podział na wewnętrzne i zewnętrzne.12 Wewnętrzne pochodzą z wnętrzna i osobowości człowieka, wpływają na zachowanie i postępowanie ludzi. Obejmują swobodę działania, odpowiedzialność, poczucie satysfakcji z pracy, możliwości awansu i uczucie kontroli nad wykonywaną pracą. Zewnętrzne z kolei to działania na rzecz ludzi. Inny podział narzędzi motywacji narzędzia klasyfikuje na: środki przymusu (karanie, strach), środki zachęty (materialne: płace, świadczenia socjalne, premie, niematerialne: możliwość samorozwoju, awansu, uznania społecznego, prestiż) i środki perswazji (zmiana nawyków, postaw, odczuć, przyjmuje formę negocjacji, konsultacji). Materiał i metody Głównym celem badań było wyodrębnienie najważniejszych motywatorów oraz demotywatorów w ocenie pracowników. Badaniu kwestionariuszowym poddani zostali pracownicy jednego z przedsiębiorstw prywatnych sektora gospodarki żywnościowej, zaliczanych do sektora MSP, zatrudniającego 46 osób obejmującego swoim działaniem teren województwa świętokrzyskiego. Kwestionariusz ankiety zawierał 20 pytań, wśród których pracownicy mieli m.in. wskazać najważniejsze dla nich czynniki motywujące jak i demotywujące co pozwoliło w konsekwencji ustalić ranking tych czynników. Respondenci stanowili zróżnicowaną grupę ze względu na płeć, wiek i wykształcenie oraz zajmowane stanowisko. Wyniki wybranych pytań przedstawiały się następująco: • 89% ankietowanych uznało, że stwierdzenie „dobry pracownik to zmotywowany pracownik” za prawdziwe i właściwe. W związku z powyższym w sposób identyczny rozkładały się wyniki odpowiedzi na pytania dotyczące istotności pojęcia motywacja oraz jego zrozumienia. Dla większości ankietowanych przejrzysty system motywowania jest bardzo ważny i stanowi podstawę zrozumienia celowości jego stosowania przez przełożonych. • najbardziej zmotywowani do pracy są najmłodsi pracownicy z wykształceniem wyższym w grupie wiekowej 23-31 lat. • w opinii 73% respondentów system motywowania poprzez nagrody i karty nie ma zbyt dużego wpływu na motywację pracowników. Jednak dla 91% ankietowanych motywacja pozytywna w znacznym stopniu jest zachętą do efektywniejszego działania. Nagroda jest zdecydowanie skuteczniejszym sposobem motywowania niż kara. Najczęściej wybieranych motywatorem była wysokość zarobków, czynnik motywacji płacowej. Niezależnie od kryterium różniącego respondentów, ankietowani wskazali jako trzy główne czynniki motywujące: wysokość zarobków, premie, dobra atmosfera w zespole Świadczyć to może o bardzo dobrym zintegrowaniu zespołu pracownicze. Wyniku rankingu demotywatorów można doszukiwać się w związku z tym, że 69% pracowników znajduje się w grupie wiekowej 23-31 lat, a co za tym idzie wynagrodzenie jest dla nich kluczowym zagadnieniem, ponadto jest to grupa ludzi elastycznych i mobilnych. 12 Kozioł L. Motywacja w pracy-determinanty ekonomiczno-organizacyjne…op.cit, s. 59-60 270 TOM III.indd 270 3/9/12 4:49 AM Systemy motywowańia pracowników organizacji Lp. Motywatory % wskazań Miejsce w rankingu 1. Możliwość ciągłego kontaktu z ludźmi 6,7 5 2. Sprawiedliwe traktowanie wszystkich pracowników 3,8 6 3. Dobre warunki pracy 8,1 4 4. Dobre relacje z przełożonym 4,2 6 5. Obiektywizm przełożonego 1,0 8 6. Dobra atmosfera w zespole 9,7 3 7. Świadomość, że robię rzeczy ważne i potrzebne 4,1 6 8. Wysokość zarobków 15,9 1 9. Możliwość wykonywania pracy, którą lubię 6,1 5 10. Stabilność zatrudnienia 3,4 7 11. Możliwość osobistego rozwoju i awansu 7,9 4 12. Premie 12,4 2 13. Samodzielność w wykonywaniu zadań 5,7 5 14. Współudział w podejmowaniu ważnych decyzji 2,9 7 15. Pochwały przełożonych 2,1 7 16. Możliwość wykorzystania własnych uzdolnień 0,7 8 17. Opinia kierownika dotycząca jakości pracy 0 18. Obawa przed karą 0 19. Opinie klientów 0,3 8 20. Przestrzeganie praw pracownika 0,8 8 21. Uregulowany czas pracy 4,2 6 Tab. 1. Ranking najważniejszych motywatorów wskazanych przez respondentów, źródło: opracowanie własne Lp. Demotywatory % wskazań Miejsce w rankingu 1. Niskie wynagrodzenie 22,4 1 2. Niesprawiedliwe/nierówne traktowanie pracowników przez kierownictwo 9,1 4 9,7 4 12,9 3 3. Niepewność zatrudnienia 4. Brak możliwości rozwoju i awansów 5. Monotonia 2,7 5 6. Kary finansowe 10,9 4 7. Zła organizacja pracy 13,2 3 8. Nadmiar pracy 19,1 2 Tab. 1. Główne czynniki demotywujące wskazane przez respondentów, źródło: opracowanie własne . 271 TOM III.indd 271 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Kornalska Wyniki i dyskusja • Podstawowym czynnikiem kreowania konkurencyjnej siły firmy jest kapitał ludzki, któremu kierownik firmy powinien poświęcać szczególną uwagę by osiągać sukcesy dla przedsiębiorstwa. • Środki motywacji wywierają ogromny wpływ na zachowania się ludzi w pracy. Kształtują ich stosunek do pracy, świadomość a także stosunki z przełożonymi w pracy i współpracownikami. Ich stosowanie powinno być rozsądne aby uniknąć osłabienia motywacji. Pracownik będzie pracował efektywnie, jeśli będzie odpowiednio zmotywowany a za osiągnięte wyniki będzie otrzymywał odpowiednią, sprawiedliwą nagrodę. • W związku z faktem, iż wynagrodzenie jest najważniejszym elementem motywacji pracowników, należy odpowiednio dobierać proporcje między jego składowymi (płaca zasadnicza, premia). • Nawet najlepsza polityka płacowa w firmie może być nieskuteczna jeśli nie zostanie poparta innymi równie ważnymi motywatorami pozapłacowymi. • Motywują nas ludzie, a nie systemy. Dobre relacje interpersonalne znaczą więcej niż pakiety świadczeń socjalnych. Komfortowe biuro, dopłaty do wczasów, samochód służbowy czy telefon nie motywują nas tak bardzo jak szef, który zauważa i docenia sukcesy podwładnych. Adres do korespondencji: Elżbieta Kornalska Katedra Zarządzania i Marketingu w Agrobiznesie Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. A. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: [email protected] 272 TOM III.indd 272 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Łyduch EPISTEME 12/2011, t. II s.273-278 ISSN 1895-4421 Próba identyfikacji czynników determinujących wynik finansowy przedsiębiorstw działających w otoczeniu Operatorów Systemów Dystrybucyjnych Attempt to identify factors that determine the financial result of companies operating in the environment of Distribution System Operators Abstrakt: Przedsiębiorstwa energetyczne korzystają z usług w zakresie robót elektroenergetycznych ponieważ same nie posiadają odpowiednich zasobów aby zapewnić długookresowe bezpieczeństwo funkcjonowania systemu energetycznego. Działalność jednostek gospodarczych w tym otoczeniu jest specyficzna- silnie uzależniona od inwestycji podejmowanych przez poszczególnych Operatorów Systemów Dystrybucyjnych. Wiąże się to z szeregiem czynników oddziałujących na wynik finansowy z działalności podstawowej, obejmujący w szczególności: podaż (liczba przetargów ogłaszanych przez przedsiębiorstwa energetyczne), popyt (ilość oraz siła konkurencji) oraz warunki pogodowe. Ich zmienność wymaga dywersyfikacji prowadzonych rodzajów działalności, co niweluje negatywne oddziaływanie czynników specyficznych. Słowa kluczowe: rynek energetyczny, wynik ze sprzedaży, dywersyfikacja źródeł przychodów Summary: The energy companies do not have adequate resources to ensure a long-term energy system security themselves and therefore they use the services of other subjects in the field of electroenergetic works. The economic entities activity in this environment is very specific – it is highly dependent on the investments made by the particular Distribution System Operators. This is involved with a number of factors that influence the financial result of the core operations, in particular: supply (the number of tenders held by the energy companies), demand (the number and strength of the competitors) and weather conditions. Their variability requires a diversification of conducted activities that levels the negative effects of specific factors. Key words: energy market, sale result, diversification of income sources 273 TOM III.indd 273 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Łyduch WSTĘP Rynek energii elektrycznej w Polsce jest relatywnie młody. Podmioty na nim działające stosują przepisy Ustawy Prawo Energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 r. z późniejszymi zmianami. Instytucją normującą pewne aspekty funkcjonowania jest Urząd Regulacji Energetyki. Prawo Energetyczne nakazuje rozdzielenia zapłaty za energię oraz za usługę jej przesyłu. Uczestnikami tego rynku są: • wytwórcy energii elektrycznej - elektrownie i elektrociepłownie, • podmioty zajmujące się przesyłem energii elektrycznej - Polskie Sieci Elektroenergetyczne Operator S. A. jako monopolista, • dystrybutorzy rynku energii elektrycznej - Operatorzy Systemu Dystrybucyjnego, • spółki obrotu energią elektryczną czyli firmy handlujące energią, które muszą uzyskać od Urzędu Regulacji Energetyki koncesję na obrót energią elektryczną, • pozostałe podmioty m.in. klienci, jednostki otoczenia rynku. Operatorzy Systemu Dystrybucyjnego (OSD) to przedsiębiorstwa energetyczne, których podstawowa działalność polega na dystrybucji energii elektrycznej. Odpowiedzialni są oni także, za ruch sieciowy w elektroenergetycznym systemie dystrybucyjnym oraz za bieżące i długookresowe bezpieczeństwo funkcjonowania systemu polegającego na eksploatacji, konserwacji, remoncie oraz niezbędnym rozwój sieci dystrybucyjnej i połączeń z innymi systemami elektroenergetycznymi. Na Górnym Śląsku i w Warszawie funkcję tę sprawuje Vattanfall Distribution Poland i RWE Stoen Operator. Pozostałe tego typu instytucje wchodzą w skład czterech funkcjonujących w Polsce grup energetycznych: Polskiej Grupy Energetycznej, Taurona, Enei i Energi. Na terenie południowo-zachodniej Polski działa Tauron Polska Energia S.A. Poszczególni Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych nie są w stanie samodzielnie spełnić wszystkich powierzonych im funkcji, co powoduje, że zmuszone są one do współpracy z innymi firmami, świadczącymi usługi w zakresie robót elektroenergetycznych. Relacje pomiędzy podmiotami tego rynku są specyficzne ze względu na duże uzależnienie od działań podejmowanych przez OSD. W przypadku braku inwestycji ze strony dystrybutorów, konieczne staje się prowadzenie dodatkowej działalności przez jednostki wspierające. Przedsiębiorstwa takie narażone są także na duże wahania wartości produkcji ze względu na czynniki atmosferyczne. Celem opracowania jest próba przedstawienia specyficznych uwarunkowań determinujących wynik finansowy przedsiębiorstw działających w otoczeniu Operatorów Systemów Dystrybucyjnych. MATERIAŁ I METODY Badania przeprowadzono w Przedsiębiorstwie Wielobranżowym „ELTOR” Spółka z o.o. którego siedziba mieści się w Krakowie. Jest to jednostka gospodarcza działająca w otoczeniu Turon Polska Energia S.A. Spółka pojawiła się na rynku w 1951 roku jako Przedsiębiorstwo Państwowe - Zjednoczenie Elektryfikacji Rolnictwa. W obecnym kształcie funkcjonuje od 1990 roku. Obszarem prowadzonej działalności są województwa: małopolskie i śląskie. Badana jednostka wykonuje głównie usługi w zakresie projektowania i wykonywania linii napowietrznych i kablowych o napięciu do 30kV oraz stacji transformatorowych 274 TOM III.indd 274 3/9/12 4:49 AM Próba identyfikacji czynników determinujących wynik finansowy przedsiębiorstw... napowietrznych i wnętrzowych, budowy linii teletechnicznych napowietrznych i kablowych. Świadczy też usługi napraw, badań technicznych, przeglądów rejestracyjnych pojazdów samochodowych, sprzedażą materiałów służących do budowy linii elektroenergetycznych. Głównymi zleceniodawcami robót są Zakłady Energetyczne: Kraków, Bielsko-Biała, Będzin. Przedsiębiorstwo w swej działalności musi sprostać wyzwaniom dużej konkurencji do której należy zaliczyć: Elektormontaż Kraków S.A., Elektromontaż Rzeszów S.A., ElektromontażPołudnie S.A., Stp. Elbud Sp. z o.o., Zakład Wykonawstwa Sieci Elektrycznych Kraków S.A., Zakład Wykonawstwa Sieci Elektrycznych Rzeszów sp. z o.o. Na rozpatrywanym rynku swoją działalność prowadzi także duża liczba małych firm, które mimo niewielkiego potencjału przerobowego, ograniczającego wykonanie dużych inwestycji, generują dużo niższe koszty, co zwiększa ich pozycję konkurencyjną. Wśród prywatnych wykonawców znajduje się m. in. „ELMOR” Liszki, „TOR” Nowy Wiśnicz. Analizie poddano jedenaście lat funkcjonowania spółki (od 1999 do 2009 roku). W badaniach wykorzystano dwa elementy sprawozdania finansowego: rachunek zysków i strat oraz informację dodatkową. Rachunek zysków i strat pozwala na analizę podstawowych źródeł powstawania zysku lub straty netto. W badanym przedsiębiorstwie w latach 1999 – 2002 był on sporządzany w wariancie kalkulacyjnym, obecnie jest sporządzany w wariancie porównawczym. Podstawą oceny jest wynik ze sprzedaży, który stanowi różnicę między przychodami ze sprzedaży produktów, towarów i materiałów a kosztem własnym sprzedaży. Koszt własny sprzedaży jest kategorią stosowaną w rachunku kosztów obejmującą koszt bezpośredniej siły roboczej i bezpośrednich materiałów wykorzystywanych do wytworzenia produktu [Paterson. 2008]. Specyfika konstruowanego wyniku finansowego powoduje, że w latach 1999-2002 był sumą kosztu sprzedanych towarów i usług oraz kosztów ogólnych zarządu, w kolejnych latach stanowił skorygowane o zmianę stanu produktów, koszty działalności operacyjnej. Głównym celem informacji dodatkowej jest omówienie i poszerzenie informacji zawartych w bilansie, rachunku zysków i strat oraz rachunku przepływów pieniężnych. Zgodnie z art. 48 Ustawy z dnia 29 września 1994 r. o rachunkowości (Dz. U. rok 2006 nr 208 poz. 1540) ta część sprawozdania finansowego służy ujawnieniu m. in.: • danych uzupełniających dotyczących aktywów i pasywów, • uzupełniających danych do pozycji rachunku zysków i start a także proponowanego podziału zysku lub pokrycia straty, • okoliczności wskazujących na zagrożenie kontynuowania działalności, wraz z opisem podejmowanych lub planowanych działań mających na celu eliminację istniejących zagrożeń, • podstawowych informacji dotyczących pracowników i organów jednostki, oraz innych danych istotnych dla zrozumienia sprawozdania finansowego. W badaniu wykorzystano elementy analizy finansowej oraz metodę opisową. Pierwsza z metod jest sposobem zbierania, porządkowania, oceny i interpretacji danych empirycznych dotyczących wyników i sytuacji finansowej przedsiębiorstwa, prowadzące do wyjaśnienia przyczyn ich zmian. W artykule wykorzystano metodę indukcyjną - przejście od zjawisk szczegółowych do zależności ogólnych [Gabrusewicz. 2007]. Metoda opisowa stanowi podsumowanie zbioru danych i wyciagnięcie pewnych podstawowych wniosków i uogólnień na temat zbioru [Bednarski. 2007]. 275 TOM III.indd 275 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Łyduch WYNIKI I DYSKUSJA Badana Spółka prowadzi ewidencję przychodów i kosztów w rozbiciu na poszczególne działalności. Wyróżniono 5 rodzajów działalności: sprzedaż robót i usług instalacyjnomontażowych, sprzedaż materiałów, usługi stacji diagnostycznej, tachografów oraz warsztatu samochodowego, sprzedaż - wynajem pomieszczeń oraz usługi transportowo- sprzętowe. Podstawowa działalność - sprzedaż robót i usług instalacyjno-montażowych - polega na kompleksowym montażu linii energetycznych kablowych i napowietrznych (niskiego i średniego napięcia) z przewodami gołymi lub izolowanymi, stacji transformatorowych (napowietrznych, wnętrzowych i kontenerowych) oraz montaż linii teletechnicznych, oświetlenia ulicznego, parkowego itp. Działalnością bezpośrednio związaną ze sprzedażą robót i usług instalacyjno- montażowych jest sprzedaż materiałów, która obejmuje taki asortyment jak: żerdzie (ŻN, BSW, wirowane typu E), belki i płyty ustojowe, kable i przewody, konstrukcje do linii NN i SN, osprzęty sieciowe i kablowe, stacje napowietrzne, rury (DVK, BE, stalowe), wyroby śrubowe. tys. zł W rozpatrywanym okresie, największym zmianom ulegał wynik z podstawowej działalności tj. sprzedaży robót i usług instalacyjno-montażowych (Rycina 1). Sprzedaż robót i usług instalacyjnomontażowych 1900 1800 1700 1600 1500 1400 Dokumentacja techniczna 1300 1200 1100 1000 Sprzedaż materiałów 900 800 700 600 Usługi stacji diagnostycznej , tachografów oraz warsztat samochodowy Usługi wynajmu pomieszczeń 500 400 300 200 100 0 -100 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 -200 -300 Sprzedaż paliwa -400 -500 -600 -700 -800 Usługi transportowo- -900 sprzętowe -1000 -1100 Wynik ze sprzedaży -1200 -1300 -1400 Ryc. 1. Struktura rodzajowa wyniku finansowego brutto w P.W. ELTOR sp. z o.o. w latach 1999-2009 [ tys. zł], źródło danych: opracowanie własne na podstawie danych spółki. 276 TOM III.indd 276 3/9/12 4:49 AM Próba identyfikacji czynników determinujących wynik finansowy przedsiębiorstw... Bezpośrednią przyczyną straty, która wystąpiła w okresie od 2002 do 2005 roku był wzrost cen materiałów. Ciepła zima oraz długi okres prac w terenie zaowocował najlepszym wynikiem - ponad 1 mln zł (2006 rok). Strata na poziomie 1,23 mln zł w ostatnim z badanych lat budzi niepokój. Zjawiskiem utrudniającym działalność w tym okresie był zastój inwestycji w związku z warunkami pogodowymi (długotrwała powódź) oraz trudności w pozyskaniu nowych robót to czynniki problemowe. Przedsiębiorstwo dążąc do lepszej pozycji konkurencyjnej względem innych jednostek branży, wydłużało okres płatności za wykonane usługi (utrzymując zobowiązania krótkoterminowe na wysokim poziomie) - tym samym otwierało bilans z wysokim poziomem zobowiązań, gdyż największa liczba przetargów ogłaszanych przez OSD przypada na IV kwartał danego roku. W związku z powyższym wyniki z podstawowej działalności w Spółce obarczone były pewnym zniekształceniem. Podobną zależność zaobserwować można w przypadku sprzedaży materiałów. Udział wyniku z ich sprzedaży był znaczący w tworzeniu zysku w przedsiębiorstwie, jednak od czterech lat bardzo szybko maleje. Główni inwestorzy dysponują bowiem własnymi zasobami oraz nie muszą korzystać z zakupu materiałów od Spółki. W ostatnim badanym roku przedsiębiorstwo poniosło w tym zakresie stratę w wysokości 98,5 tys. zł. Zysk z wynajmu pomieszczeń dla różnych jednostek gospodarczych w ciągu badanego okresu utrzymywał się na stabilnym poziomie z niewielkim wzrostem w 2009 roku, kiedy osiągnął poziom 478,7 tys. zł. W poszczególnych latach wyniki z usług świadczonych przez stację diagnostyczną oraz warsztat samochodowy kształtowały się na podobnym poziomie. W 2002 roku rozszerzono tę działalność o usługi tachografów, dzięki którym w ciągu dwóch lat wygenerowany zysk uzyskał poziom ponad 270,4 tys. zł (wzrósł o 20%) i był to najwyższy wynik w badanym okresie. Z powodu silnej konkurencji Firma nie może obecnie sprostać wymaganiom rynku, czego efektem jest sukcesywny spadek zysku z tej działalności występujący od 2005 roku. Bogaty park transportowo - maszynowy Spółki - tj. ciągniki siodłowe z naczepami, samochody ciężarowe skrzyniowe i samowyładowcze, koparko-spycharki, mini koparki, podnośniki montażowe, świdroustawiacze a nawet dźwigi do 20 ton - przyczynił się do podjęcia decyzji o rozpoczęciu w 2004 roku świadczenia usług transportowo- sprzętowych. Upatrywano w tym szansę na zwiększenie ogólnego wyniku Spółki. Poszerzenie oferowanego asortymentu usług zwiększyło atrakcyjność przedsiębiorstwa dzięki, czemu stało się ono bardziej konkurencyjne względem licznie powstających w tym okresie, małych jednostek gospodarczych o podobnym profilu działalności. W 2009 zysk powstały w wyniku tej sprzedaży wyniósł 42,7 tys. zł. Spółka stara się nie dopuścić do ogólnego zadłużenia firmy, co można zaobserwować na podstawie likwidacji działów, które nie przynosiły dochodu (stacja paliw oraz dokumentacja techniczna). Ogólny wynik ze sprzedaży w rozpatrywanej jednostce gospodarczej w czasie omawianych 11 lat ulegał silnym wahaniom. Największy wpływ na to zjawisko miała podstawowa działalność. W latach 2002-2005 wzrost cen materiałów oraz zastój inwestycji na rynku przyczynił się do wygenerowania najniższego w tym okresie wyniku -141,9 tys. zł w 2004 roku. Po wejściu do Unii Europejskiej tendencja uległa zmianie. Istotny wpływ na działalność przedsiębiorstwa mają także warunki atmosferyczne. Próbę niwelowania niekorzystnych wahań najlepiej widać w latach 2002-2005. W przedsiębiorstwie wystąpiła strata ze sprzedaży robót i usług instalacyjno-montażowych - dzięki działalności dodatkowej, globalnie wygenerowano zysk. 277 TOM III.indd 277 3/9/12 4:49 AM Katarzyna Łyduch WNIOSKI • Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić iż przedsiębiorstwa działające w otoczeniu poszczególnych Operatorów Systemów Dystrybucyjnych są relatywnie silnie uzależnione od czynników pogodowych. Determinanta ta przyczynia się do największych wahań w poziomie wyniku finansowego. Istotne znaczenie odgrywa także koniunktura rynkowa. Wśród najważniejszych elementów tego czynnika należy także wymienić ilość inwestycji prowadzonych przez zleceniodawców oraz liczbę drobnych jednostek gospodarczych funkcjonujących na rozpatrywanym rynku. • Specyfika rynku wymusza na przedsiębiorstwach także podejmowanie działalności uzupełniającej, która mimo wszystko tylko w niewielkim stopniu niweluje - spowodowane czynnikami głównymi - wysokie wahania wyniku. Literatura Bednarski L. 2007. Analiza finansowa w przedsiębiorstwie. PWE. Warszawa Gabrusewicz W. 2007. Podstawy analizy finansowej. PWE. Warszawa Patterson R. 2008. Kompendium terminów w zakresie rachunkowości po polsku i angielsku. Wyd. Akademickie i Profesjonalne Spółka z o.o. Warszawa Ustawa z dnia 29 września 1994 r. o rachunkowości (Dz. U. rok 2006 nr 208 poz. 1540) Adres do korespondencji: Katarzyna Łyduch Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Zakład Ekonomiki i Organizacji Rolnictwa, Instytut Społeczno-Ekonomiczny Al. A. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr inż. Artur Kożuch 278 TOM III.indd 278 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Pierzchała EPISTEME 12/2011, t. II s.279-284 ISSN 1895-4421 WSPIERANIE INWESTYCJI W GOSPODARSTWACH ROLNYCH WOJEWÓDZTWA MAŁOPOLSKIEGO W LATACH 2004-2006 Z FUNDUSZY UNII EUROPEJSKIEJ THE SUPPORT OF THE AGRICULTURAL HOLDINGS` INVESTMENT FROM THE MAŁOPOLSKA PROVINCE BY THE EUROPEAN UNION FUNDS IN 2004 – 2006 Abstrakt: Głównym celem artykułu było przedstawienie efektów wykorzystania inwestycji w gospodarstwach rolnych w województwie małopolskim w latach 2004-2006. Przeprowadzone badania dotyczyły Działania 1.1 Inwestycje w gospodarstwach rolnych realizowanego w ramach Sektorowego Programu Operacyjnego (SPO-ROL.). Opracowanie przedstawia krótką charakterystykę Programu, kryteria dostępu do badanego działania, poziom wykorzystania środków przez woj. małopolskie, strukturę wiekową beneficjentów oraz efekty i cel wydatkowanych środków. Słowa kluczowe: fundusze UE , inwestycje w gospodarstwach rolnych, województwo małopolskie Summary: The main purpose of this article was to present the effects of investment usage in the agricultural holdings in the Małopolska province in 2004 – 2006. The study concerned the activity 1.1 – Investment in the agricultural holdings in the framework of the Sector Operational Programme (SPOROL.). The publication presents shortly the characteristics of the Programme, the criteria of access to the researched activity, the level of the resources usage by the Małopolska province, the age structure of beneficiaries and the effects and targets of the expended money. Key words: EU funds, investment in the agricultural holdings, the Małopolska province. 279 TOM III.indd 279 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Pierzchała Wstęp Program Operacyjny „Restrukturyzacja i modernizacja sektora żywnościowego oraz rozwój obszarów wiejskich, 2004-2006” (SPO-ROL.) stanowił jeden z elementów realizacji strategii rozwoju społeczno-gospodarczego określonej w Narodowym Planie Rozwoju na lata 20042006 (NPR). Program finansowany był ze środków Unii Europejskiej pochodzących z Sekcji Orientacji Europejskiego Funduszu Orientacji i Gwarancji Rolnej (EFOiGR) w połączeniu z krajowymi środkami publicznymi (budżet państwa, środki samorządowe) i środkami własnymi beneficjentów. Łączne nakłady środków publicznych określono na poziomie 1 787,8 mln euro, z czego 1 192,7 mln euro stanowiły środki Unii Europejskiej, a 595,1 mln euro krajowe środki publiczne [Wykorzystanie…2008]. Program miał na celu poprawę konkurencyjności oraz trwały i zrównoważony wzrost sektora rolnego, wsparcie przemysłu przetwórczego w celu poprawy jego pozycji konkurencyjnej oraz wsparcie wielofunkcyjnego rozwoju obszarów wiejskich. Powyższe cele realizowano były w ramach trzech priorytetów: „Wspieranie zmian i dostosowań w sektorze rolnożywnościowym”, „Zrównoważony rozwój obszarów wiejskich” oraz „Pomoc Techniczna” [Wykorzystanie…2008]. Działanie „Inwestycje w gospodarstwach rolnych” oznaczone w SPO kodem 1.1, realizowane było w ramach Priorytetu 1 „Wsparcie zmian i dostosowanie w sektorze rolno-żywnościowym”. Celem wsparcia omawianego działania były m.in.: wzrost dochodu rolniczego, poprawa konkurencyjności gosp., redukcja kosztów produkcji, poprawa organizacji produkcji, dostosowanie profilu produkcji do wymagań rynku, zwiększenie wartości dodanej produktów rolnych, poprawa warunków bezpieczeństwa pracy, ochrona i poprawa stanu środowiska naturalnego oraz poprawa warunków utrzymania zwierząt [Szumski 2007]. Koszty kwalifikowane mogły stanowić inwestycje w różne środki trwałe w gospodarstwach, w tym: maszyny i urządzenia, budowę i modernizację budynków, zakup zwierząt i zakładanie pastwisk, zakładanie sadów i inwestycje w przechowalnictwo, a przy pewnych ograniczeniach, również zakup gruntów i budynków. Maszyny i urządzenia mogły być zarówno nowe jak i używane [Bielówka i in. 2008] Beneficjentem pomocy Działania 1.1 „Inwestycje…” były osoby fizyczne, a także osoby prawne prowadzące działalność rolniczą (potwierdzoną wpisem do rejestru przedsiębiorców w KRS) jako posiadacze samoistni lub zależni gospodarstwa rolnego [Książyk 2005]. Odbiorca pomocy mógł otrzymać łącznie nie więcej niż 300 tys. zł w okresie programowania. Poziom pomocy finansowej wynosił maksymalnie [Kania i in. 2005]: • 50% kosztów kwalifikowalnych, lub • 60% kosztów kwalifikowalnych, jeśli gosp. położone jest na terenach ONW, lub • 55% kosztów kwalifikowalnych, jeśli odbiorcą pomocy jest młody rolnik, lub • 65% kosztów kwalifikowalnych, jeśli gosp. położone jest na terenach ONW i odbiorcą pomocy jest młody rolnik. Osoby fizyczne ubiegające się o dofinansowanie musiały mieć odpowiednie wykształcenie. W przypadku posiadania przez Wnioskodawcę innego niż wyższe lub średnie wykształcenie rolnicze wymagany był dodatkowo staż pracy w gospodarstwie rolnym. Osoby prawne miały natomiast obowiązek zatrudniania na stanowisku osoby o odpowiednich kwalifikacjach w celu prawidłowego prowadzenia działalności rolniczej umożliwiający rozwój gospodarstwa [Książyk 2005]. 280 TOM III.indd 280 3/9/12 4:49 AM Wspieranie inwestycji w gospodarstwach rolnych województwa małopolskiego... W odniesieniu do gospodarstwa rolnego, podobnie jak w przypadku Wnioskodawcy, obowiązywały również określone kryteria dostępu. Gospodarstwo musiało m.in. spełniać kryteria żywotności ekonomicznej oraz minimalne standardy w zakresie higieny, ochrony środowiska i warunków utrzymania zwierząt [Książyk 2005]. Materiał i metoda W badaniach wykorzystano dane liczbowe pochodzące z Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa. Dodatkowe informacje pochodzą z wywiadu z czterema pracownikami Agencji oraz trzema beneficjentami badanego działania. Analiza danych obejmuje lata 2004−2006, czyli 3 lat członkostwa Polski w Unii Europejskiej. W publikacji wykorzystano metodę analizy opisowej oraz syntezy. Wyniki W ramach analizowanego działania zrealizowano łącznie 24 250 projektów na kwotę 2 493,2 mln zł (według danych na dzień 30.09.08 r.). Najwięcej projektów zrealizowano w województwach: mazowieckim 4 055 co stanowi 16,7% ich łącznej liczby, lubelskim – 3 014 (12,4%) oraz wielkopolskim – 2 928 (12,1%). Najmniej projektów zrealizowanych było w województwach: lubuskim – 266 (1,1%), śląskim – 540 (1,2%) oraz zachodniopomorskim – 566 (2,3%). Województwo małopolskie uplasowało się 8 miejscu (5%) pod względem liczby zrealizowanych projektów [Wykorzystanie…2008]. Nienajlepszy wynik woj. małopolskiego można tłumaczyć niekorzystną strukturą agrarną. Warto przypomnieć, że średnia powierzchnia gospodarstwa rolnego w 2010 r. wynosiła 3,83 ha (Polska 10,23ha) [www.arimr.gov.pl]. Najbardziej aktywnymi beneficjentami w województwie małopolskim w pozyskiwaniu środków w ramach Działania 1.1 byli mężczyźni stanowiący aż 80,2% wszystkich beneficjentów. Osoby poniżej 25 roku stanowiły jedynie 5,7% wnioskodawców (rys. 1). Warto podkreślić, że udział osób młodych w populacji właścicieli gospodarstw rolnych jest niewielki. Niski poziom aktywności ludzi młodych może wynikać z małego doświadczenia w prowadzeniu gospodarstwa rolnego. Wielu młodych ludzi nie chcę prowadzić gospodarstwa swoich rodziców i szukają dla siebie innego alternatywnego zajęcia. Z danych przekazanych przez ARiMR wynika, że jedynie 14,7% gospodarstw było prowadzonych przez młodych rolników. Najwięcej beneficjentów Działania 1.1 stanowiły osoby w przedziale wiekowym od 30 do 40 lat (37,5%) oraz 40 do 50 lat (33,7%). 9,5% 5,7% 13,7% <25 lat 25≤…<30 lat 30≤…<40 lat 33,7% 40≤…<50 lat 37,5% ≤50…<65 lat Ryc. 1. Struktura wieku beneficjentów Działania 1.1 w woj. Małopolskim, źródło: opracowanie własne na podstawie danych z ARiMR 281 TOM III.indd 281 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Pierzchała Zrealizowane projekty dotyczyły przede wszystkim inwestycji, w których głównym kierunkiem produkcji było ogrodnictwo oraz produkcja sadownicza, aż 46,4% wszystkich projektów (wyk. 1). W ramach środków publicznych wypłaconych przez ARiMR założono 76,50 ha plantacji wieloletnich. Wnioskodawcy prowadzili również gospodarstwa gdzie głównym kierunkiem produkcji była trzoda chlewna (15,9%) oraz bydło mleczne (9,8%). Środki finansowe z Działania 1.1 posłużyły rolnikom do zakupu 156 szt. trzody chlewnej oraz 56 szt. bydła mlecznego. Rolnicy przebudowali i zmodernizowali 124 853,06 m 2 powierzchni budynków produkcyjnych. Wnioskodawcy zakupili m.in.: 560 ciągników rolniczych oraz 1 852 szt. maszyn i narzędzi oraz środków transportu do produkcji roślinnej i zwierzęcej. Uprawa zbóż Ogrodnictwo 0,1 Bydło mleczne Bydło mięs ne Trzoda chlewna Drób Inna produkcja zwierzęca Pozos tałe 31,3 15,1 Produkcja s adownicza Produkcja mies zna 10,8 9,8 1,3 15,9 0,8 2,5 1,3 Ryc. 2. Struktura projektu według głównego kierunku produkcji Działania 1.1 w woj. Małopolskim, źródło: opracowanie własne na podstawie danych z ARiMR Gospodarstwa rolne beneficjenta Działania 1.1 w woj. małopolskim w zdecydowanej większości (83,2%) już w momencie składania wniosków o dofinansowanie realizacji projektu spełniały kryteria dostępu dotyczące higieny produkcji, dobrostanu zwierząt i ochrony środowiska. Kryteria żywotności gospodarstw, przyjęte na poziomie minimum 4 ESU [Droździel 2007] było spełnione w przypadku 89,1% (Polska 93,4%) beneficjentów już w momencie ubiegania się dofinansowanie realizacji projektu. Projekty, na które zostało przyznane dofinansowanie miały przede wszystkim na celu poprawę organizacji produkcji - 39,7% wszystkich projektów (tab. 1). Na kolejnych miejscach uplasowały się projekty, które miały za zadanie zwiększyć dochód z gospodarstwa (24,2%), zredukować koszty produkcji (13,6%) oraz poprawić konkurencyjność gospodarstw rolnych (11,3%). Tylko jeden projekt zakładał zwiększenie wartości dodanej produktów rolnych oraz 11 projektów dotyczyło dostosowania profilu produkcji gospodarstw do wymagań rynku. Agencja Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa wypłaciła beneficjentom Działania 1.1 w sumie 91 006,3 tys. zł (rys 2). Najwięcej środków trafiło do powiatów znajdujących się północnej części województwa: proszowicki 14 380,0 tys. zł, krakowski 12 947,0 tys. zł oraz miechowski 11 074 tys. zł. Wysoki poziom wykorzystania środków w powiatach północnych może wynikać z intensywności rolnictwa. Przykład może stanowić powiat proszowicki gdzie dominuje udział roślin praco- i kapitałochłonnych tj. uprawa pod osłonami. Warto podkreślić, że w powiatach północnych znajduje się najwięcej produkujących i profesjonalnie prowadzących gospodarstw rolnych. Powiaty najmniej aktywne w pozyskiwaniu środków to m.in. tatrzański 71,0 tys. zł, chrzanowski 87,4 tys. zł oraz suski 207,8 tys. zł. Niski poziom wykorzystania środków w ramach Działania 1.1 ww. powiatach może wynikać z prowadzenia mało intensywnej lub ekstensywnej produkcji rolniczej. 282 TOM III.indd 282 3/9/12 4:49 AM Wspieranie inwestycji w gospodarstwach rolnych województwa małopolskiego... Cel projektu Zrealizowane projekty Liczba % wzrost dochodu rolniczego 290 24,2 Kwota wypłaconych środków w tys. zł 23 255,1 redukcja kosztów produkcji 163 13,6 11 008,6 poprawa konkurencyjności 135 11,3 12 267,7 dostosowanie profilu produkcji gospodarstw do wymagań rynku 11 0,9 840,8 poprawa organizacji produkcji 476 39,7 35 270,8 poprawa jakości produktów rolnych 43 3,6 2 669,0 zwiększenie wartości dodanej 1 0,1 69,8 poprawa standardów: 81 6,7 5 624,5 warunków utrzymania zwierząt gospodarskich 15 - - warunków higieny w gospodarstwie 58 - - ochrona i poprawa stanu środowiska naturalnego 8 - - w tym Suma 1 200 100,0 91 006,3 Tab. 1. Projekty zrealizowane według celu Działania 1.1 w woj. Małopolskim, źródło: opracowanie własne na podstawie danych z ARiMR Ryc. 3. Wypłacone środki w ramach Działania 1.1 w woj. małopolskim z podziałem na powiaty, źródło: Opracowanie własne na podstawie danych ARiMR 283 TOM III.indd 283 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Pierzchała Podsumowanie Województwo małopolskie jest bardzo zróżnicowane pod względem warunków produkcji rolniczej, co wpływa na poziom wykorzystania środków w ramach Działania 1.1 w poszczególnych powiatach. Gospodarstwa, które prowadzą praco- i kapitałochłonną produkcję rolniczą częściej korzystają ze środków unijnych. Warto podkreślić, że do powiatów północnych tj. proszowicki, krakowski oraz miechowski trafiło 42,2% wszystkich wypłaconych środków. Zrealizowane projekty dotyczyły przede wszystkim inwestycji, w których głównym kierunkiem produkcji było ogrodnictwo oraz produkcja sadownicza, aż 46,4% wszystkich projektów. Blisko 40% projektów miało na celu poprawę organizacji produkcji. Literatura Bielówka M. i in. 2008. Małopolska wieś pierwsze lata członkostwa w Unii Europejskiej. Efekty działań wdrażanych przez ARiMR. Agencja Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa Małopolski Oddział Regionalny. Kraków. 44-45 Droździel L. (red.). 2007. Trzy lata po akcesji. ARiMR. Warszawa. 70-76 Kania J. i in. 2005. Agroturystyka i usługi towarzyszące. Małopolskie Stowarzyszenie Doradztwa Rolniczego. Kraków. 23 Książyk M. (red.). 2005. Biuletyn Informacyjny. MRiRW oraz ARiMR. Nr 4/2005 (95) Szumski S. 2007. Wspólna Polityka Rolna Unii Europejskiej. Wydawnictwa Akademickie i Profesjonalne. Warszawa. 209 Wykorzystanie środków Sektorowego Programu Operacyjnego „Restrukturyzacja i modernizacja sektora żywnościowego oraz rozwój obszarów wiejskich” w województwach. MRiRW 2008. www.minrol.gov.pl [z dnia 20.01.2011 r.] www.arimr.gov.pl [z dnia 20.01.2011 r.] Adres do korespondencji: Elżbieta Pierzchała Zakład Rolnictwa Światowego i Doradztwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, e-mail: [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Józef Kania, prof. UR 284 TOM III.indd 284 3/9/12 4:49 AM Agnieszka Prusak Sylwester Tabor EPISTEME 12/2011, t. II s.285-290 ISSN 1895-4421 Ocena kondycji finansowej Grupy Kapitałowej Żywiec S.A. Evaluation of Grupa Żywiec S.A. Company financial condition Abstrakt: W pracy przedstawiono analizę finansową jako instrument służący do oceny kondycji finansowej przedsiębiorstwa oraz wykorzystanie jej wyników w decyzjach dotyczących jego rozwoju. Przedmiotem badań była Grupa Kapitałowa Żywiec S.A. będąca jedną z czołowych spółek na rynku piwa w Polsce. Zakres czasowy analizy obejmował lata 2006-2009. Przeprowadzono analizę sytuacji majątkowej oraz finansowej przedsiębiorstwa, jego wyników finansowych i związaną z tym ocenę efektywności gospodarowania – rentowności oraz kosztów i przychodów ze sprzedaży. Uzyskane wyniki wykazały, że przedsiębiorstwo prowadziło rentowną działalność, oraz że spółka była zarządzana w sposób prawidłowy i ma przed sobą perspektywy rozwoju. Słowa kluczowe: Grupa Kapitałowa Żywiec S.A., analiza finansowa Summary: The paper presents a financial analysis as a tool for evaluating the company’s financial condition and results of its use in decisions concerning its development. The research was Grupa Żywiec S.A. Company, which is one of the leading brewing company in Poland. The analysis covered the years 2006-2009 and ranged the property and the company’s financial performance, evaluation of the effectiveness of management, costs and profitability of sales. The results showed that the company maintained a profitable business, it has been managed in a proper manner and it is faced with prospects of development. Key words: Grupa Żywiec S.A. Company, financial analysis 285 TOM III.indd 285 3/9/12 4:49 AM Agnieszka Prusak, Sylwester Tabor Wstęp Przy wzrastającym poziomie konkurencji firmy coraz częściej odczuwają konieczność przeprowadzenia oceny kondycji finansowej, będącej podstawowym narzędziem bieżącego zarządzania i planowania. Pozwala ona również uchronić firmę przed negatywnymi skutkami spadku koniunktury w gospodarce, jak i wykorzystać pozytywne trendy w niej zachodzące. Narzędzia stosowane w tej analizie pokazują w sposób jednolity obraz zjawisk i procesów ekonomicznych oraz służą do diagnostyki ekonomicznej, czyli do oceny aktualnej kondycji gospodarczej firmy. Analiza finansowa ma charakter retrospektywny ale umożliwia ocenę kierunku i natężenia trendów kształtowania się wybranych kategorii ekonomiczno-finansowych. Grupa Żywiec jest jednym z największych w Polsce przedsiębiorstw z branży rolnospożywczej. Grupa Żywiec to spółka akcyjna należąca do koncernu Heineken, składająca się z pięciu browarów: „Żywiec”, „Warka”, „Elbrewery”, „Leżajsk” oraz Bracki Browar Zamkowy. Podstawowa działalnością Grupy Żywiec S.A. jest produkcja i dystrybucja piwa. Rynek piwa w Polsce w 2009 r. był zdominowany przez trzy grupy kapitałowe: Kampanię Piwowarską, Grupę Żywiec i Carlsberg Okocim. W roku 2002 Grupa Żywiec była głównym producentem piwa i jej udział w sprzedaży na rynku wynosił 39%, a w następnych latach udział ten spadał na rzecz głównego konkurenta - Kampanii Piwowarskiej. Cel, zakres i metodyka badań Celem pracy było zaprezentowanie analizy finansowej jako instrumentu służącego do oceny aktualnej kondycji gospodarczej oraz wykorzystania jej wyników w decyzjach dotyczących rozwoju dużego przedsiębiorstwa z branży rolno-spożywczej na przykładzie wyników Grupy Kapitałowej Żywiec S.A. za okres od 2006 do 2009 roku. Przeprowadzając ocenę finansową spółki na podstawie sprawozdań finansowych, dokonano analizy podstawowych składników aktywów i ich struktury, zaprezentowano główne źródła finansowania działalności spółki, dokonano oceny osiąganych przez nią wyników finansowych oraz przeprowadzono analizę wskaźnikową. Typowe wskaźniki finansowe służące do oceny kondycji finansowej firmy to: wskaźniki płynności finansowej, wskaźniki rentowności (zyskowności), wskaźniki zadłużenia i obsługi długu, wskaźnik efektywności wykorzystania aktywów [Waśniewski, Skoczylas 2004]. Poszczególne wskaźniki dostarczają wzajemnie uzupełniających się informacji o sytuacji finansowej przedsiębiorstwa, natomiast łączne ich użycie daje wszechstronną ocenę działalności firmy. Wyniki badań Grupa Kapitałowa Żywiec dysponuje pokaźnym majątkiem, którego wartość na koniec 2009 roku wyniosła 2 711 mln zł i była wyższa o 4,93% w porównaniu z rokiem wcześniejszym. W Spółce Żywiec aktywa trwałe stanowią 55,77% ogółu aktywów, podstawowym zaś źródłem finansowania działalności gospodarczej spółki jest kapitał obcy, który w analizowanym okresie wykazywał tendencję rosnącą. Strukturę bilansu prezentuje rys. 1. Struktura aktywów (majątku) stanowi ważny wyznacznik sytuacji finansowej przedsiębiorstwa i jego pozycji finansowej. Udział poszczególnych składników majątkowych w wygospodarowaniu zysku nie jest jednakowy. Wskaźnik udziału aktywów trwałych w strukturze w badanych latach wykazywał tendencję malejącą i był najwyższy w 2007 roku. W roku 2009 stosunek aktywów trwałych do obrotowych osiągnął wartość niższą i wynosił 1,26. Bezpośrednio do osiągania zysku przyczynia się jednak majątek obrotowy, który przy każdym obrocie powinien tworzyć zysk. W Grupie Żywiec S.A. udział majątku obrotowego wzrastał, co oznacza 286 TOM III.indd 286 3/9/12 4:49 AM Ocena kondycji finansowej Grupy Kapitałowej Żywiec S.A. wzrost elastyczności majątku oraz szybszą zdolność do dostosowania się do zmiennych warunków rynkowych. W przeprowadzonej analizie struktury pasywów należy stwierdzić, że wartość wskaźnika struktury pasywów nie spełnia przyjętych standardów, gdyż jego wartość kształtowała się na poziomie poniżej jedności. Wskaźnik ma tendencję malejącą, co oznacza rosnący udział kapitałów obcych w strukturze bilansu. W ostatnim badanym roku wartość wskaźnika wyniosła 0,35, z czego można wnioskować, że zobowiązania przewyższają trzykrotnie posiadany przez spółkę kapitał własny. Ryc. 1. Struktura bilansu, źródło: opracowanie własne na podstawie danych Grupy Żywiec S.A. Na podstawie analizy porównawczej uzyskanych przychodów z działalności zauważyć można, że Żywiec S.A. osiągnął łączne przychody ze sprzedaży na najwyższym poziomie w roku 2008, wynoszące 3 810 mln zł. Wzrosły one o około 300 mln zł, tj. o 8,44% w porównaniu do roku 2007, a wzrost między rokiem 2006 wynosił około 648 mln zł, tj. o ponad 20%. Wzrost przychodów był spowodowany wzrostem sprzedaży piwa Spółki. W 2009 roku spadek wolumenu sprzedaży piwa o jeden mln hektolitrów w porównaniu z rokiem poprzednim spowodował spadek osiągniętych przychodów z tego rodzaju działalności o 2,11% (o 80,4 mln zł). Koszty sprzedanych produktów, towarów i materiałów miały tendencję wzrostową. Koszty wytworzenia wyrobów oraz zakupu sprzedanych towarów i materiałów w 2009 roku wynosiły ponad 1 980 mln zł i wzrosły w stosunku do roku wcześniejszego o 3,45%, przy równoczesnym spadku uzyskanych przychodów. Udział tego rodzaju kosztów w sumie przychodów uzyskanych przez Grupę Żywiec wynosił 52,97%. Grupa Żywiec na przestrzeni czterech badanych lat odnotowała wzrost kosztów sprzedanych produktów, towarów i materiałów o 34%. Zysk netto w ostatnim badanym roku spadł o 11,12% i wyniósł 369,6 mln zł. Udział zysku netto w ogóle przychodów wynosił 9,88%. Marża netto w 2007 roku była najwyższa i wynosiła 11,9%. Spółka w badanym okresie uzyskała dodatni zysk z działalności operacyjnej i gospodarczej. Osiągnięty wysoki zysk netto świadczy o tym, że przedsiębiorstwo prowadziło rentowną działalność. Wysoki poziom zysku netto oznacza, że spółka jest zarządzana w sposób prawidłowy i ma przed sobą perspektywy rozwoju. Kolejnym etapem opisywanej analizy finansowej była analiza wskaźnikowa. Przedsiębiorstwo aby móc swobodnie działać musi utrzymywać płynność finansową, czyli zdolność do terminowego regulowania bieżących zobowiązań [Sierpińska, Jachna 2006]. W Grupie Żywiec żaden wskaźnik płynności finansowej nie osiągnął pożądanej wielkości określonej w literaturze, co można zaobserwować w tab. 1. 287 TOM III.indd 287 3/9/12 4:49 AM Agnieszka Prusak, Sylwester Tabor Wyszczególnienie 31.12.2006 31.12.2007 31.12.2008 31.12.2009 Wskaźnik bieżącej płynności finansowej 0,75 0,55 0,87 0,70 Wskaźnik przyspieszonej płynności finansowej 0,59 0,43 0,65 0,57 Wskaźnik płynności gotówkowej 0,72 0,48 0,64 0,36 Tab. 1. Wskaźniki płynności finansowej Spółki. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych Grupy Żywiec S.A. Niskie wskaźniki płynności są sygnałem mówiącym o zagrożeniu zdolności płatniczej przedsiębiorstwa. Wskaźnik bieżącej płynności w badanym okresie Spółka utrzymywała na poziomie poniżej progu bezpieczeństwa płynności, równym 1,2. Niska wartość wskaźnika bieżącej płynności finansowej może informować o kłopotach z terminowym regulowaniem zobowiązań i niewypłacalności Grupy Żywiec S.A. Zarząd twierdzi jednak, że z uwagi na wewnątrzgrupowe finansowanie nie występuje istotne ryzyko związane z utratą płynności jednostki. W celu zabezpieczenia płynności w krótkim i długim terminie, Spółka zarządza ryzykiem płynności poprzez utrzymywanie odpowiednich źródeł finansowania, zawieranie nowych umów kredytowych oraz korzysta z finansowania wewnątrzgrupowego w celu zaspokojenia wydatków operacyjnych, inwestycyjnych i finansowych. Analiza rentowności umożliwia ocenę zdolności do generowania zysku z zaangażowanych kapitałów. Obliczone wskaźniki rentowności Grupy Żywiec S.A. przedstawiono w tab. 2. Z przeprowadzonej analizy rentowności można wnioskować, że Żywiec S.A. w analizowanym okresie uzyskał dodatnie wskaźniki rentowności oraz że najwyższa zyskowność Spółki była w roku 2007. W ostatnim badanym roku wszystkie omawiane wskaźniki rentowności uległy obniżeniu w stosunku do roku 2008. Spółka efektywnie zarządzała swoim majątkiem w dobie kryzysu. Wyszczególnienie 2006 2007 2008 2009 Wskaźnik rentowności sprzedaży 10,46 11,91 10,91 9,91 Wskaźnik rentowności sprzedaży netto (ROS) 10,39 11,87 10,83 9,89 Wskaźnik rentowności kapitału własnego (ROE) 31,45 49,56 55,03 51,75 Wskaźnik rentowności kapitału całkowitego (ROA) 14,04 17,55 16,56 13,96 Tab. 2. Wskaźniki rentowności Grupy Żywiec S.A. w ujęciu procentowym. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych Grupy Żywiec S.A. Ważną grupą wskaźników opisujących sytuację finansową przedsiębiorstwa punktu widzenia zdolności kredytowej są wskaźniki zadłużenia. Wskaźniki te mówią o strukturze finansowania długu oraz informują w jakim stopniu firma jest w stanie regulować swoje zobowiązania. Wartości wskaźników zadłużenia przedstawione zostały w tab.3. 288 TOM III.indd 288 3/9/12 4:49 AM Ocena kondycji finansowej Grupy Kapitałowej Żywiec S.A. Wyszczególnienie 2006 2007 2008 2009 Wskaźnik ogólnego zadłużenia 0,61 0,68 0,72 0,74 Wskaźnik zadłużenia kapitału własnego 1,58 2,10 2,57 2,85 Wskaźnik udziału zobowiązań powyżej 1 roku w zobowiązaniach ogółem 0,36 0,14 0,42 0,15 Wskaźnik zadłużenia długoterminowego 0,56 0,29 1,08 0,42 Wskaźnik poziomu zadłużenia rzeczowych aktywów trwałych 3,03 6,80 1,94 4,72 Tab. 3. Wskaźniki zadłużenia Grupy Żywiec S.A. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych Grupy Żywiec S.A. W Grupie Żywiec S.A. bardzo szybko wzrasta zadłużenie ogólne. Czynniki, które wpłynęły na wzrost zadłużenia Grupy w 2009 roku w porównaniu do 2008 roku to: wzrost cen surowców, wynegocjowane dłuższe terminy płatności, niekorzystne zmiany kursu walutowego oraz spadek kapitału własnego. Na uzyskane wartości wskaźników zadłużenia miała również wpływ pożyczka od jednostki dominującej, która z dniem 01.01.2009 r. zmieniła charakter z długoterminowego na krótkoterminowy. Tak duże zadłużenie Spółki może skutkować: bankructwem w wyniku pogorszenia się koniunktury na rynku, trudnościami w uzyskaniu kredytów krótkoterminowych oraz obawą inwestorów do zakupu akcji. Wskaźniki efektywności (tab. 4) określają szybkość z jaką obracane są zapasy, należności i kapitał własny oraz okres, po jakim firma przeciętnie spłaca swoje zobowiązania. W 2009 roku spółka Żywiec S.A. odtwarzała swoje zapasy 16,05 razy, z czego wynika, że środki pieniężne zostały zamrożone w zapasach na najdłuższy okres w stosunku do badanych lat, bo aż na okres 22 dni. Stan należności Grupa Żywiec S.A. odnawiała w 2006 roku ponad 7 razy, a w 2009 już tylko 4,7 razy. Wartość tego wskaźnika była poniżej standardów, co świadczy o zamrożeniem środków pieniężnych w należnościach, czyli że spółka kredytuje swoich odbiorców. Wyszczególnienie 2006 2007 2008 2009 Wskaźnik rotacji zapasów 20,90 23,07 18,63 16,05 Wskaźnik rotacji należności 7,28 6,77 6,31 4,69 Wskaźnik rotacji kapitałów własnych 3,01 4,16 5,04 5,22 Wskaźnik rotacji zobowiązań ogółem 2,42 2,28 2,17 1,93 Tab.4. Analiza sprawności działania Spółki. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych Grupy Żywiec S.A. Wskaźnik rotacji kapitałów własnych miał trend rosnący, co świadczy o dobrym wykorzystaniu własnych kapitałów firmy. W badanym okresie wskaźnik rotacji zobowiązań wykazywał tendencję malejącą. Wydłużenie czasu spłaty zobowiązań spowodowało mniejsze zapotrzebowanie na kapitał obrotowy netto, niższe koszty finansowania działalności oraz brak zaufania dostawców do terminowej spłaty zobowiązań. 289 TOM III.indd 289 3/9/12 4:49 AM Agnieszka Prusak, Sylwester Tabor WNIOSKI Podsumowując należy stwierdzić, że analiza finansowa jest filarem analizy działalności przedsiębiorstwa. Okres w którym została przeprowadzona analiza Grupy Żywiec S.A. charakteryzował się znaczącymi zmianami gospodarczymi. Pogorszenie się sytuacji finansowo-ekonomicznej w 2009 roku nie spowodowało niebezpieczeństwa dla Spółki i zagrożenia bankructwem. Jej podstawowa działalność była wciąż rentowna, Spółka znalazła się powyżej progu rentowności, koszty wytworzenia pozostawały niższe niż przychody ze sprzedaży o 1 749 mln zł. Spółka wykazywała się stosunkowo wysokim wskaźnikami ROA, ROE i ROS, co jest przesłanką do kontynuowania działalności oraz o tym, że Grupa Żywiec będzie mogła w przyszłości przeznaczać środki na dalszy rozwój przedsiębiorstwa. Można stwierdzić, iż spółka jest wystarczająco silna kapitałowo aby przetrwać obecną kryzysową fazę cyklu koniunkturalnego. Literatura Sierpińska M., Jachna T. 2006. Ocena przedsiębiorstwa według standardów światowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa. Waśniewski T., Skoczylas W. 2004. Teoria i praktyka analizy finansowej w przedsiębiorstwie. Fundacja Rozwoju Rachunkowości w Polsce, Warszawa. www.grupazywiec.pl, data wejścia 30.01.2011 r. Adres do korespondencji: Agnieszka Prusak, Sylwester Tabor Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie ul. Balicka 116B, 30-145 Kraków e-mail: [email protected], [email protected] Opiekun naukowy: dr hab. Sylwester Tabor 290 TOM III.indd 290 3/9/12 4:49 AM Wspieranie inwestycji w gospodarstwach rolnych województwa małopolskiego... Łukasz Satoła EPISTEME 12/2011, t. II s.291-298 ISSN 1895-4421 PODATKI LOKALNE JAKO ŹRÓDŁO FINANSOWANIA DZIAŁALNOŚCI GMIN W POLSCE LOCAL TAXES AS A SOURCE OF FINANCING OF MUNICIPALITIES IN POLAND Abstrakt: Celem artykułu jest przedstawienie podatków jako źródeł dochodów budżetów gmin w Polsce. Dokonano analizy struktury oraz dynamiki podatków lokalnych stanowiących podstawę kategorii dochodów własnych gmin. Wskazano również na znaczenie podatków dochodowych od osób fizycznych i osób prawnych, z których część wpływów zasila budżety samorządów. Badania wykazały, że spośród podatków lokalnych największych dochodów gminom dostarcza podatek od nieruchomości. Słowa kluczowe: dochody samorządów, finanse publiczne, gmina, podatki Summary: The aim of the article is to present taxes as sources of municipalities budgets’ incomes in Poland. There was an analysis of the structure and dynamics of local tax revenue provided. The importance of the category called as “own incomes” for the financial autonomy of municipalities was also stressed. It is also indicated the importance of Personal Income Taxes (PIT) and Corporate Income Taxes (CIT), which supplies the local government budgets. The studies have shown that property tax provides the biggest part of local tax revenues, much more than each other local tax. Key words: municipalities (communes), local incomes, public finances, taxes. 291 TOM III.indd 291 3/9/12 4:49 AM Łukasz Satoła Wstęp Podatki są głównym źródłem dochodów publicznych zarówno w odniesieniu do budżetu państwa, jak i budżetów jednostek samorządu terytorialnego. Administracja centralna stara się coraz większą część zadań publicznych przekazywać samorządom w drodze decentralizacji, nie zawsze zapewniając wystarczające środki na ich sfinansowanie. W dobie kryzysu i spowolnienia gospodarczego problem zadłużenia państw i lokalnych budżetów dodatkowo zyskuje na znaczeniu. Postępująca decentralizacja równocześnie niosła i nadal niesie ze sobą nowe wyzwania dla lokalnych samorządów. Chodzi tu między innymi o zwiększający się zakres zarządzania sprawami publicznymi, a w ślad za nim rosnący obszar odpowiedzialności. Wykonywanie coraz większej liczby zadań publicznych generuje rosnące koszty funkcjonowania wspólnot lokalnych, które chcąc należycie wywiązywać się z nałożonych na nie obowiązków muszą uzyskiwać dochody na odpowiednim poziomie [Gajl 1993]. Rodzaj źródeł finansowania, ich liczba oraz struktura, a także wielkość płynących z nich dochodów powinna być uzależniona od zakresu zadań, jakie pozostają w kompetencjach poszczególnych jednostek podziału administracyjnego kraju [Satoła 2010]. Brak zapewnienia odpowiednich w stosunku do potrzeb źródeł zasilania finansowego, powoduje na ogół konieczność zaciągania zobowiązań, co z kolei jest przesłanką do powstawania lokalnego długu. Koszty jego obsługi mogą w efekcie obniżać finansową zdolność samorządów do kreowania procesów rozwojowych. Celem opracowania jest przedstawienie roli podatków w finansowaniu zadań gmin. Aby to osiągnąć przeprowadzono analizę struktury oraz dynamiki dochodów uzyskiwanych z poszczególnych rodzajów podatków lokalnych. Zaprezentowano również strukturę wpływów z tzw. podatków centralnych do budżetów gmin. Materiał i metodyka Dane liczbowe, które stanowiły podstawę dla prowadzonych w niniejszym opracowaniu analiz pochodziły z Banku Danych Lokalnych Głównego Urzędu Statystycznego. W pewnym zakresie wykorzystano również informacje ze sprawozdań z wykonania budżetów jednostek samorządu terytorialnego. Zakres merytoryczny artykułu skoncentrowany został wokół charakterystyki źródeł dochodów budżetów gmin ze szczególnym uwzględnieniem udziału wpływów podatkowych. Zakres czasowy badań stanowił okres 3 lat od 2008 do 2010 r. W publikacji wykorzystano metodę analizy opisowej oraz syntezy. Wyniki i dyskusja Źródła dochodów budżetowych jednostek samorządu terytorialnego. System zasilania finansowego samorządu terytorialnego jest z reguły tak skonstruowany, że obejmuje kilka zróżnicowanych źródeł dochodów [Europejska Karta …1994]. W ten sposób dochody jednostek samorządu terytorialnego wykazują większą stabilność i mniejszą wrażliwość na wahania (chociażby będące wynikiem zmian cyklu koniunkturalnego w gospodarce), aniżeli w przypadku, gdyby bazowały wyłącznie na jednym źródle zasilania. Przyjęty w Polsce system finansowania jednostek samorządu terytorialnego grupuje uzyskiwane przez nie dochody w trzy kategorie: 292 TOM III.indd 292 3/9/12 4:49 AM Podatki lokalne jako źródło finansowania działalności gmin w Polsce • dochody własne, • subwencje ogólne, • dotacje celowe. Dochody własne są definiowane jako dochody, które związane są z budżetami samorządowymi w trwały sposób, bez żadnej terminowości oraz ingerencji ze strony państwa oraz bez jego udziału w części wpływów pochodzących z poszczególnych źródeł [Pietrzak i in. 2004]. W Polsce występuje natomiast podział wpływów z podatków dochodowych od osób fizycznych oraz od osób prawnych pomiędzy budżet państwa i budżety samorządowe, o czym będzie mowa w późniejszej części artykułu. Subwencje ogólne są stałą formą finansowania jednostek samorządu terytorialnego ze środków budżetu państwa. Są one ustalane indywidualnie dla każdej jednostki według kryteriów przyjętych w ustawie o dochodach jednostek samorządu terytorialnego. Mają one charakter dochodów ogólnych, co oznacza, że podmioty samorządowe posiadają znaczną swobodę w wydatkowaniu pochodzących z nich środków finansowych. Przekazywane gminom subwencje dzielone są na trzy części: wyrównawczą, równoważącą oraz oświatową. Obok subwencji ogólnej jednostki samorządu terytorialnego w Polsce otrzymują z budżetu centralnego dotacje celowe. Środki finansowe uzyskiwane w ich ramach mają zapewnić realizację przez samorząd zadań z zakresu administracji rządowej lub innych zadań zleconych ustawami. W przeciwieństwie do subwencji ogólnych samorządy nie mają tu dowolności w dysponowaniu środkami z dotacji celowych, co oznacza, że muszą je wydatkować na ściśle określone (w ustawach bądź porozumieniach) cele. W przypadku wydatkowania środków dotacji niezgodnie z przeznaczeniem podlegają one zwrotowi do budżetu państwa. Subwencje oraz dotacje celowe traktowane łącznie określane są mianem dochodów transferowych. Udział poszczególnych składników dochodów gmin w Polsce zaprezentowano w tabeli 1. Wyszczególnienie Dochody ogółem Dochody własne PLN/osobę Subwencje Dotacje % Gminy wiejskie 2960,81 37,76 40,38 21,86 Gminy miejsko-wiejskie 2770,63 49,05 31,63 19,33 Gminy miejskie 3747,36 65,63 22,50 11,87 Gminy ogółem 3304,70 55,46 28,74 15,80 Tab. 1. Wysokość i struktura dochodów gmin w Polsce w 2010 r., źródło: obliczenia własne na podstawie BDL GUS. Traktując wszystkie gminy w Polsce łącznie widać, że największą część ich dochodów (ponad 55%) stanowią dochody własne. Zaznaczyć należy jednak, iż odsetek ten jest silnie zróżnicowany i najwięcej (65,63%) stanowi w miastach, natomiast w budżetach gmin wiejskich ukształtował się na relatywnie najniższym poziomie (37,76%). W jednostkach, gdzie ograniczony jest poziom dochodów własnych, rośnie udział i znaczenie dochodów transferowych. Dotyczy to w szczególności wysokości subwencji ogólnej, a w mniejszym stopniu dotacji celowych. Przyczyn takiego stanu rzeczy należy upatrywać w strukturze lokalnych gospodarek i związanej z nią bezpośrednio rodzaju działalności gospodarczej podlegającej opodatkowaniu. 293 TOM III.indd 293 3/9/12 4:49 AM Łukasz Satoła Aby dany rodzaj dochodów móc zakwalifikować do grupy dochodów własnych musi on spełniać kilka warunków. Po pierwsze konieczne jest, aby były to źródła przypisane samorządom w całości oraz w sposób bezterminowy [Patrzałek 1996]. Drugim warunkiem, na który zwraca się uwagę, jest fakt ich powiązania z lokalną bazą ekonomiczną. Związek ten wyraża się w łączeniu stanu samorządowego budżetu z koniunkturą panującą w lokalnej gospodarce. Implikuje to bezpośrednie zainteresowanie władz lokalnych stanem gospodarki i troskę o rozwój działalności gospodarczej, albowiem stanowi ona bazę podatkową i w ten sposób przekłada się na stan samorządowego budżetu. Kolejnym warunkiem niezbędnym, aby określone źródło zaliczyć do dochodów własnych, podkreślanym przez wielu autorów jest pewien zakres swobody, jakim dysponują władze samorządowe przy ustalaniu jego wysokości. [Limitation of local taxation … 1998]. Chodzi tutaj o pewien, przynajmniej minimalny poziom władztwa podatkowego rozumianego jako możliwość regulowania wysokości podatków i opłat lokalnych, przyznawania ulg i zwolnień podmiotowych i przedmiotowych, a także stosowania w pewnych okolicznościach umorzeń podatku. Do najczęściej spotykanych źródeł dochodów własnych jednostek samorządu terytorialnego zalicza się [Gilowska 2000]: • podatki i opłaty lokalne, • opłaty za usługi dostarczane przez samorządy, • dochody z samorządowego majątku (dywidendy oraz udziały ze spółek będących własnością lub współwłasnością samorządów, sprzedaż lub dzierżawa). W grupie opłat za świadczone przez samorządy usługi mieszczą się m.in. opłaty za dostarczanie wody i odprowadzanie ścieków, wywóz odpadów, opłaty za przedszkola, korzystanie z basenów, wstęp do muzeów, itp. Obecnie większa część tych opłat stanowi jednak źródło dochodów nie samych budżetów jednostek samorządu terytorialnego, lecz działających w ich imieniu przedsiębiorstw komunalnych, które realizują część zadań samorządów przypisanych im w ustawach szczególnie w zakresie infrastruktury [Kosek-Wojnar, Surówka 2002]. Dominującą pozycję w grupie dochodów z majątku samorządów stanowią czynsze za najem i dzierżawę budynków, budowli i innych obiektów. Szczególne znaczenie mają one w gminach miejskich. Innym rodzajem wpływów z posiadanego mienia mogą być dochody uzyskiwane z jego odpłatnego zbycia. W warunkach państw, które przeszły z gospodarki centralnie planowanej do realiów gospodarki wolnorynkowej ma to miejsce często na drodze prywatyzacji składników państwowego bądź komunalnego majątku. Podatkowe źródła dochodów samorządów. Podatki obok scharakteryzowanych wcześniej opłat za świadczone przez samorząd usługi oraz dochodów uzyskiwanych z tytułu gospodarowania mieniem komunalnym stanowią podstawowe źródło dochodów własnych jednostek samorządowych. System podatkowy funkcjonujący w Polsce, w tym rodzaje podatków trafiających do budżetów jednostek samorządu terytorialnego, a także udziały w podatkach centralnych, są dość mocno rozbudowane, co wpływa na stosunkowo duże jego skomplikowanie. Wśród podatków są zarówno takie, z których dochody w całości zasilają budżety gmin, jak i tak skonstruowane, że tylko część z nich trafia do budżetów samorządów, a pozostała część zasila budżet centralny. 294 TOM III.indd 294 3/9/12 4:49 AM Podatki lokalne jako źródło finansowania działalności gmin w Polsce Jako dochody własne gminy ustawodawca wskazał następujące rodzaje podatków [Ustawa o dochodach … 2003]: • podatek od nieruchomości, • podatek rolny, • podatek leśny, • karta podatkowa (zryczałtowany podatek dochodowy od osób fizycznych), • podatek od środków transportowych, • podatek od spadków i darowizn, • podatek od czynności cywilnoprawnych. Strukturę wpływów do budżetów lokalnych z poszczególnych rodzajów podatków stanowiących własne dochody gmin przedstawiono w tabeli 2. Typ gminy Rodzaj podatku Rolny gminy miejskie gminy miejskowiejskie gminy wiejskie 0,29 7,78 14,29 Gminy ogółem 5,10 Leśny 0,04 1,37 2,35 0,85 Od nieruchomości 80,27 79,04 71,14 77,92 Od środków transportu 4,07 4,52 5,16 4,42 Od czynności cywilnoprawnych 12,81 5,93 5,90 9,75 Pozostałe 2,52 1,36 1,16 1,96 Tab. 2. Struktura dochodów podatkowych gmin w Polsce w 2010 r., źródło: opracowanie własne na podstawie BDL GUS. Analiza struktury dochodów podatkowych (tab. 2) wskazuje na zdecydowaną dominację wpływów z podatku od nieruchomości. Dochody z tego podatku górują nad innymi niezależnie od rodzaju gminy i zawierają się w przedziale od 71,14% w jednostkach wiejskich do 80,27% w miastach. Wskazanie następnego pod względem wysokości wpływów do lokalnych budżetów źródła uzależnione jest już od typu gminy. W podmiotach wiejskich i miejsko wiejskich należy wskazać podatek rolny (odpowiednio 14,29% i 7,78%), natomiast w miastach podatek od czynności cywilnoprawnych (12,81%). Jest to pochodną zarówno stosunkowo dużej liczby ludności miast, jak i działających tam podmiotów gospodarczych i związanej z nią wielości transakcji podlegających opodatkowaniu. Pewne znaczenie w dochodach gmin ma jeszcze podatek od środków transportu, z tytułu którego wpływy stanowią od 4,07-5,16% ogółu dochodów podatkowych. Niewielki jest natomiast udział podatku leśnego oraz grupy pozostałych podatków, do których zaliczono m.in. podatek od spadków i darowizn. 295 TOM III.indd 295 3/9/12 4:49 AM Łukasz Satoła Ryc. 1. Dynamika udziału wpływów z podatków lokalnych w dochodach podatkowych budżetów gmin ogółem w Polsce w latach 2008-2010 Analiza dynamiki dochodów podatkowych (ryc. 1) wskazuje, iż wzrost następuje jedynie w odniesieniu do podatku od nieruchomości (z 73,09% w 2008 r. do 77,92% w 2010 r. dla gmin ogółem). Najbardziej stabilne w analizowanym okresie były dochody z opodatkowania środków transportu (ok. 4,5% wpływów). Dochody gmin z innych rodzajów podatku (m.in. z podatku rolnego, leśnego, od czynności cywilnoprawnych, od spadków i darowizn) wykazywały tendencję spadkową, co oznacza ich malejące znaczenie dla samorządowych budżetów. Innym rodzajem podatków odgrywających ważną rolę w dochodach samorządów wszystkich szczebli, nie tylko gminnego, są ogólnokrajowe podatki dochodowe. Ich specyfiką jest to, że mają one charakter ogólny, to znaczy wpływy z tytułu ich opłacania trafiają zarówno do budżetu centralnego, jak i do kas samorządów regionalnych i lokalnych. Konstrukcja systemu finansowego państwa polskiego (finansów publicznych) zakłada decentralizację niektórych zadań państwa i wykonywanie ich przez samorządy w zamian za przekazywanie im części wpływów pochodzących z tzw. podatków centralnych. Podatki w tym przypadku nie trafiają bezpośrednio do budżetów lokalnych, lecz są im przekazywane w odpowiedniej proporcji z budżetu państwa. Do budżetów gmin trafia 39,34% wpływów z tytułu podatku dochodowego płaconego przez osoby fizyczne (tzw. PIT) zamieszkujące terytorium określonej gminy oraz 6,71% podatku dochodowego od osób prawnych (tzw. CIT) prowadzących swoją działalność gospodarczą na terenie danej jednostki [Ustawa …2003]. Taka konstrukcja wpływów z podatków dochodowych do lokalnych budżetów wzmaga zainteresowanie władz samorządowych rozwojem aktywności gospodarczej na administrowanym terytorium, albowiem zwiększenie liczby podatników obu tych podatków 296 TOM III.indd 296 3/9/12 4:49 AM Podatki lokalne jako źródło finansowania działalności gmin w Polsce prowadzi do wzrostu dochodów budżetowych. Sytuacja taka może powodować obniżanie stawek podatków lokalnych, np. podatku od nieruchomości w celu zachęcenia podmiotów gospodarczych do lokalizowania działalności na terenie danej gminy. Wówczas zmniejszone dochody z tytułu opodatkowania nieruchomości byłyby zrekompensowane wpływami z podatku dochodowego. Rodzaj podatku dochodowego Typ gminy Miejskie podatek od osób fizycznych podatek od osób prawnych 2008 2009 2010 2008 2009 2010 39,95 39,49 37,49 4,99 4,47 3,72 Miejsko-wiejskie 34,23 32,45 30,82 2,54 2,43 1,97 Wiejskie 32,46 30,51 28,82 1,54 1,48 1,48 Gminy ogółem 37,80 36,85 34,88 4,03 3,64 3,04 Tab. 3. Dynamika wpływów z podatków dochodowych (PIT i CIT) w relacji do podatków lokalnych w Polsce w latach 2008-2010, źródło: opracowanie własne na podstawie BDL GUS. W tabeli 3. przedstawiono uzyskiwane przez gminy wpływy z podatków dochodowych od osób fizycznych oraz osób prawnych w relacji do dochodów z podatków lokalnych (omówionych we wcześniejszej części artykułu). Pomimo spadkowej tendencji widoczny jest znaczący udział wpływów z podatku PIT, z którego dochody stanowią ponad 1/3 ogółu podatków lokalnych. Wpływy z podatku CIT kształtowały się na zdecydowanie niższym poziomie (ok. 3-4%). Z tego zestawienia wynika, że dla zarządzających gminami szczególnie istotne jest zachęcanie do osiedlania się na ich terenie możliwie dużej liczby uiszczających podatek od dochodów osobistych. Podsumowanie • Konstrukcja systemu finansów gmin oparta jest na trzech zasadniczych źródłach dochodów: dochodach własnych, subwencjach ogólnych oraz dotacjach celowych. Rozwiązanie takie ma zapewnić stabilność finansowania zadań wykonywanych przez samorządy. Dla samodzielności finansowej podstawowe znaczenie ma wysokość dochodów własnych. Pod tym względem w najlepszej sytuacji są gminy miejskie, które niemal 2/3 dochodów uzyskują ze źródeł własnych. • Wśród podatków lokalnych największe znaczenie ma podatek od nieruchomości. Podkreślić należy, iż wpływy z tego podatku niezależnie od typu gminy w okresie ostatnich 3 lat systematycznie rosły. W przypadku pozostałych podatków lokalnych odnotowano stabilizację (podatek od środków transportu) oraz tendencję spadkową (podatek rolny, leśny, od czynności cywilnoprawnych oraz od spadków i darowizn). Taka tendencja wzmacnia i tak duże znaczenie podatku od nieruchomości jako głównego źródła podatków lokalnych. • Spośród podatków dochodowych w części zasilających lokalne budżety kluczowe znaczenie ma podatek dochodowy od osób fizycznych, z którego wpływy niemal 10-krotnie przewyższają dochody z tytułu udziału gmin w podatku dochodowym od osób prawnych. Sytuacja taka powinna być wskazówką dla lokalnych decydentów w zakresie stosowanych strategii podatkowych. 297 TOM III.indd 297 3/9/12 4:49 AM Łukasz Satoła literatura Europejska Karta Samorządu Lokalnego, DzU z 1994 r. Nr 124, poz. 608. Gajl N., 1993, Finanse i gospodarka lokalna na świecie, PWE, Warszawa. Gilowska Z., 2000, Finansowanie zadań samorządu terytorialnego w warunkach rozszerzania jego zadań i przechodzenia do wieloszczeblowej struktury, Wyd. Instytut Badań nad Gospodarką Rynkową, Gdańsk-Lublin. Kosek-Wojnar M., Surówka K., 2002, Finanse samorządu terytorialnego, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków. Limitation of local taxation, financial equalisation and methods for calculating general grants, 1998, Local and Regional Authorities in Europe, Nr 65, Council of Europe, Strasbourg. Patrzałek L., 1996, Funkcje ekonomiczne samorządu terytorialnego w okresie transformacji systemowej w Polsce, Wyd. Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu, Wrocław. Pietrzak B., Polański Z., Woźniak B., 2004, System finansowy w Polsce, PWN, Warszawa. Satoła Ł., 2010, Ocena sytuacji finansowej gmin wiejskich w Polsce w latach 2006-2008, Acta Scientiarum Polonorum Series Oeconomia, Nr 9 (2) 2010, s. 199-210. Ustawa z dnia 13 listopada 2003 r. o dochodach jednostek samorządu terytorialnego, DzU z 2010 r Nr 80, poz. 526. Adres do korespondencji: Łukasz Satoła Katedra Zarządzania i Marketingu w Agrobiznesie Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: 298 TOM III.indd 298 3/9/12 4:49 AM Marta Sowula Renata Matysik-Pejas EPISTEME 12/2011, t. II s.299-305 ISSN 1895-4421 Percepcja programów lojalnościowych wśród ich uczestników Perception of loyalty programs among their participants Abstrakt: W opracowaniu przedstawiono wyniki badań dotyczące percepcji programów lojalnościowych wśród osób będących ich uczestnikami. W badaniu wzięło udział 135 respondentów dobranych w sposób nielosowy celowy. Uzyskane wyniki pozwoliły na określenie popularności programów lojalnościowych oferowanych przez różne podmioty rynkowe, wśród których największą cieszą się te organizowane przez sieci handlowe. Spośród korzyści, motywujących respondentów do uczestnictwa w tych programach, za najważniejsze uznane zostały korzyści finansowe w postaci zniżek i rabatów. Wyniki dają także podstawę do stwierdzenia, że najczęstszym przejawem lojalności wśród respondentów jest regularne dokonywanie zakupów i korzystanie z ofert tej samej firmy. Słowa kluczowe: lojalność, program lojalnościowy Summary: The paper presents results of research on perceptions of loyalty programs among their participants. The study involved 135 respondents selected in non-random way. Obtained results allowed to determine the popularity of loyalty programs offered by various market actors, among which the most popular are those organized by commercial networks. Among the benefits, which motivate respondents to participate in these programs, as the most important were recognized financial benefits in form of discounts and rebates. The results also provide a basis to conclude that the most common manifestation of loyalty among respondents are regular purchases and use offers of the same company. Key words: loyalty, loyalty program 299 TOM III.indd 299 3/9/12 4:49 AM Marta Sowula, Renata Matysik-Pejas Wstęp Programy lojalnościowe okazały się receptą na powodzenie firm, które zdają sobie sprawę, że na konkurencyjnym rynku coraz trudniej jest utrzymać klienta, a jeszcze trudniej zdobyć jego lojalność [Urban, Siemianko 2005]. Powoduje to, iż liczba programów lojalnościowych, oferowanych zarówno przez duże, jak i małe podmioty gospodarcze, ciągle wzrasta. Według Ph. Kotlera [1994] celowość programów lojalnościowych polega na utrzymaniu takich klientów, którzy generują zyski dla przedsiębiorstwa. Więź powstająca między firmą, a nabywcą powinna mieć charakter długoterminowy, dlatego dbanie o kupującego i zaspokajanie jego potrzeb powinno być nadrzędnym celem każdej organizacji. Programy lojalnościowe dążąc do ukształtowania u nabywcy potrzeby dokonania powtórnego zakupu, najczęściej odwołują się do motywów ekonomicznych (np. nagrody). Według definicji zaproponowanej przez M. Tesławskiego oraz K. Ziewieca [2001] programy lojalnościowe to zbiór ściśle określonych i zaplanowanych przez producenta działań, mających na celu przywiązanie konsumenta do produktu, bądź marki na długi czas. Podobny pogląd prezentuje P. Zbiegniewski [2001], określając programy lojalnościowe, jako „proces prowadzony przez producenta lub usługodawcę wobec konsumentów, którego celem jest budowa przywiązania i trwałej relacji pomiędzy marką/produktem (usługą) a konsumentem”. Z przytoczonych definicji wynika, że programy lojalnościowe są odzwierciedleniem umiejętności przedsiębiorstwa w komunikowaniu się z klientem oraz budowania i rozwijania nawiązanej między nimi więzi. Do przygotowania właściwego programu lojalnościowego konieczna jest wiedza o konsumencie, jego potrzebach, aspiracjach i zachowaniach nabywczych. Niezwykle cenne są także informacje, dotyczące psychologicznego aspektu tych zachowań, jak postawy i motywy, które kształtują, wzmacniają lub kończą relację lojalności [Wojnarowska 2005]. Z badań przeprowadzonych przez agencję ARC Rynek i Opinia w roku 2008 wynika, że co drugi dorosły człowiek przystępował do klubu konsumenta ze względu na możliwość wymiany punktów na nagrody. Wyniki uzyskane przez w/w agencję wskazują, że zachętą dla konsumentów przystępujących do programów lojalnościowych są nagrody rzeczowe zastępujące gotówkę. Bony bądź kupony, pozwalają klientowi na samodzielną decyzję o wyborze nagrody. Idea takich programów nastawiona jest na dostosowanie nagród do indywidualnych oczekiwań i specyfiki uczestnika (np. wieku i statusu materialnego) [Trudna lojalność polskiego konsumenta 2008]. Materiał i metody Materiał źródłowy do analizy i wnioskowania stanowiły informacje pierwotne, uzyskane w badaniach ankietowych przeprowadzonych na próbie 135 osób. Dobór respondentów do próby miał charakter nielosowy celowy (uczestnikami badania były osoby biorące udział w programach lojalnościowych). Badania przeprowadzono w okresie styczeń-kwiecień 2010 r. Do opracowania materiału empirycznego wykorzystano wskaźniki struktury. Wśród respondentów większość stanowiły kobiety - 74,1%, podczas gdy mężczyźni – 25,9%. Największy odsetek ankietowanych tworzyły osoby w wieku do 25 lat - 69,6%, zaś osoby w wieku od 26 lat - 30,43 %. Zdecydowana większość uczestników badania była mieszkańcami miasta (80,7%). 300 TOM III.indd 300 3/9/12 4:49 AM Percepcja programów lojalnościowych wśród ich uczestników WyniKi i dySKuSjA Programy lojalnościowe oferowane są przez różne podmioty. Ich zadanie polega na zachęceniu klientów do częstego korzystania z oferty danego przedsiębiorstwa w celu zaspokojenia określonych potrzeb. Na podstawie otrzymanych wyników można wskazać, iż największą popularnością wśród respondentów cieszą się programy lojalnościowe proponowane przez super- i hipermarkety. Deklarację uczestnictwa w tych programach złożyło prawie 46% badanych. O popularności programów lojalnościowych sieci handlowych zdecydowała zapewne powszechność korzystania przez respondentów z tych palcówek. Tylko o kilka punktów procentowych niżej kształtuje się deklarowane przez ankietowanych uczestnictwo w programach lojalnościowych oferowanych przez stacje benzynowe. Zdecydowanie mniej uczestników mają programy organizowane przez operatorów telefonii komórkowej – zaledwie co 8 badany zadeklarował korzystanie z takiej oferty. Jednak przytoczone wyżej przykłady nie są jedynymi programami, w których biorą udział respondenci. Wśród wymienianych przez nich innych programów znalazły się te oferowane, np. przez apteki, sklepy kosmetyczne, sklepy odzieżowe, jubilerskie oraz punkty usługowe (np. fryzjerskie, kosmetyczne, myjnie samochodowe itp.). Ryc. 1. Deklaracje respondentów dotyczące uczestnictwa w programach lojalnościowych różnych podmiotów (N=135), źródło: badania własne Prawie wszystkie sieci super- i hipermarketów oferują swoim klientom programy lojalnościowe. Hipermarket Tesco proponuje program CLUBCARD, który cieszy się największą znajomością wśród ankietowanych. Może to wynikać z faktu, iż jest to program, na promocję którego firma przeznaczyła znaczne środki finansowe. Uczestniczy w nim ponad 31% badanych, przy odsetku osób znających ten program na poziomie blisko 35%. Dawny Program DZESIĄTKA (zastąpiony obecnie multipartnerskim programem PAYBACK), proponowany klientom przez sieć supermarketów Real, jest drugim pod względem popularności programem lojalnościowym. Ponad jedna czwarta respondentów uczestniczyła w nim, a blisko 30% badanych znało ten program. Podobnie jak dwie wymienione wyżej sieci handlowe, także hipermarkety Auchan i Carrefour oferują swoim klientom korzyści w postaci programów lojalnościowych. Spośród tych dwóch większym zainteresowaniem wśród respondentów cieszy się program RODZINKA sieci Carrefour. Deklarację uczestnictwa w nim złożyło ponad 16% respondentów, podczas gdy w programie SKARBONKA niewiele ponad 7%. 301 TOM III.indd 301 3/9/12 4:49 AM Marta Sowula, Renata Matysik-Pejas Ryc. 2. Deklaracje respondentów dotyczące znajomości i uczestnictwa w programach lojalnościowych oferowanych przez sieci super- hipermarketów (N=135), źródło: badania własne Stacje benzynowe stoją przed trudnym wyzwaniem – z racji postrzegania ich produktów jako homogenicznych, muszą wprowadzić na tyle wyróżniającą się ofertę dodatkowych korzyści, aby klient mógł się z nią utożsamiać i związać z firmą na dłuższy czas. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, iż przy stosunkowo wysokim odsetku osób deklarujących znajomość programu VITAY stacji Orlen (ponad 50%), zaledwie 20% respondentów jest jego uczestnikiem. Najmniej znanym respondentom jest program SMART stacji benzynowej Shell. Uczestniczy w nim, podobnie jak w programie PREMIUM CLUB stacji Statoil, niecałe 9% ankietowanych. SMART Shell 31,9% 8,9% VITAY Orlen 59,3% 20,0% PREMIUM CLUB Statoil 50,4% 29,6% 38,5% 8,9% 0% 10% NIE ZNAM 52,6% 20% 30% UCZESTNICZĘ 40% 50% 60% 70% ZNAM Ryc. 3. Deklaracje respondentów dotyczące znajomości i uczestnictwa w programach lojalnościowych oferowanych przez stacje benzynowe (N=135), źródło: badania własne Programy lojalnościowe oferowane przez operatorów sieci telefonii komórkowej cieszą się najmniejszym zainteresowaniem wśród ankietowanych. Mimo, iż na polskim rynku występuje zaledwie kilku operatorów, to wydaje się, że firmy te nie potrafią skutecznie zbudować programu, który zachęciłby do uczestnictwa w nim lub pozostają bierne w pozyskiwaniu uczestników. Wszystkie programy cechują się podobnym wskaźnikiem znajomości na poziomie ok. 27%. Ponadto program ERA Premia oraz program Nokia mają zbliżony odsetek uczestników, tj ok. 10%. Najgorzej na tle konkurencji wypada program 5PLUS. 302 TOM III.indd 302 3/9/12 4:49 AM Percepcja programów lojalnościowych wśród ich uczestników Ryc. 4. Deklaracje respondentów dotyczące znajomości i uczestnictwa w programach lojalnościowych oferowanych przez operatorów sieci telefonii komórkowej (N=135), źródło: badania własne Najbardziej preferowanym wśród respondentów sposobem zachęty do dokonania powtórnych zakupów oraz nagradzania tej więzi przez przedsiębiorstwo są oczekiwane korzyści finansowe. Aż 44% ankietowanych uważa rabaty i zniżki za częste korzystanie z oferty przedsiębiorstwa za najatrakcyjniejszą formę tworzenia atmosfery lojalności. Z kolei ponad 32% respondentów uważa, że największą zachętą do przystąpienia do programu lojalnościowego są karty stałego klienta. Posiadanie takiej karty wywołuje u kupującego poczucie przynależności do organizacji oraz stanowi czynnik, który wyróżnia go spośród innych nabywców. Badane osoby decydują się na udział w programie lojalnościowym także z uwagi na nagrody, będące substytutem gotówki. Jednak te sposoby nagradzania klientów cieszą się wśród nich mniejszą popularnością. Ryc. 5. Rodzaje motywacji uczestnictwa w programach lojalnościowych (N=135), źródło: badania własne Pozyskanie klienta i budowanie w nim poczucia więzi z firmą jest podstawowym celem każdego programu lojalnościowego. Jednak nie każdy z nich spełnia oczekiwania nabywców. Oferty dodatkowych korzyści kierowane do uczestników programu pozostają w wielu przypadkach mało atrakcyjne. Wpływa to na stopień zadowolenia respondentów z uczestnictwa w programie i pozostawania lojalnym. Potwierdzają to odpowiedzi badanych, wśród których są osoby niezadowolone z programów lojalnościowych, w których uczestniczą (w sumie 303 TOM III.indd 303 3/9/12 4:49 AM Marta Sowula, Renata Matysik-Pejas prawie 22% respondentów). Zaledwie 6% ankietowanych jest w pełni zadowolonych z oferty programów, w których biorą udział, zaś 60% czuje się częściowo usatysfakcjonowanych z udziału w programie. Ryc. 6. Deklarowane przez respondentów zadowolenie z ofert programów lojalnościowych (N=135), źródło: badania własne Respondenci w różny sposób wyrażają swoją lojalność, ale aż 85% przejawia ją poprzez regularne dokonywanie zakupów, bądź korzystanie z usług danego podmiotu gospodarczego. Można jednak przypuszczać, że wiąże się to nie tyle z lojalnością, lecz z wygodą i określonymi produktami dostępnymi w danym sklepie czy też punkcie usługowym. Z perspektywy przedsiębiorstwa, korzystnym przejawem lojalności mogłoby być, oprócz częstego korzystania z jego oferty, także przekazywanie pozytywnych opinii potencjalnym klientom oraz dostarczanie uwag zawrotnych firmie. Jednak te dwa wyróżniki stanowią najrzadszy objaw lojalności respondentów. Zaledwie 7% ankietowanych przekazuje informacje zwrotne firmie oraz dzieli się pozytywnymi uwagami o niej z innymi potencjalnymi klientami. Ryc. 7. Deklarowane przez respondentów przejawy lojalności (N=135), źródło: badania własne 304 TOM III.indd 304 3/9/12 4:49 AM Percepcja programów lojalnościowych wśród ich uczestników Wnioski • Respondenci korzystają z różnorodnej oferty programów lojalnościowych dostępnych na rynku. Oferowane są one zarówno przez duże sieci handlowe i usługowe, jak również przez firmy działające w skali lokalnej. • Partnerstwo z sieciami handlowymi jest najbardziej zgodne z oczekiwaniami uczestników badania. Na rynku tym występuje duża konkurencja i sieci handlowe rywalizują o klientów, zapewniając im korzyści dodatkowe w postaci programów lojalnościowych, a odpowiedzią na to jest fakt, iż prawie połowa badanych jest uczestnikami takich programów. • Lojalny, a więc zadowolony klient wróci do firmy, ale motywowany do lojalności określonymi korzyściami być może wróci jeszcze chętniej. Głównym i najważniejszym powodem, dla którego respondenci przystępują do programów lojalnościowych, są oczekiwane korzyści finansowe w postaci rabatów i zniżek za częste korzystanie z oferty przedsiębiorstwa. • Najczęściej deklarowanym przez respondentów przejawem lojalności jest regularne dokonywanie przez nich zakupów i korzystanie z ofert tej samej firmy. Najrzadziej ankietowani swoją lojalność przejawiają poprzez przekazywanie pozytywnych uwag o firmie innym potencjalnym jej klientom. • Korzyści kierowane do uczestników programów lojalnościowych pozostają często ubogie i mało atrakcyjne, dlatego tylko niewielki odsetek ankietowanych jest w pełni zadowolony z ofert programów lojalnościowych. Oznacza to, że firmy nie potrafią jej jeszcze w pełni dostosować do oczekiwań klientów. Literatura Kotler Ph. 1994. Marketing. Analiza, planowanie, wdrażanie i kontrola. Gebethner & Ska, Warszawa: 45-47. Tesławski M., Ziewiec K. 2001. Programy lojalnościowe – zalety i zagrożenia, Marketing w praktyce, 8: 17-20. Trudna lojalność polskiego konsumenta 2008. BTL MONITOR, wersja on-line: www.arc.com.pl Urban W., Siemieniako D. 2005. Uwarunkowania wzmacniania lojalności klientów przy wykorzystaniu programów lojalnościowych, Zagadnienia techniczno-ekonomiczne, tom 50, zeszyt 2-3: 419-420. Zbiegniewski P. 2001. Programy lojalnościowe w promocji sprzedaży, Marketing w praktyce, 9: 24-26. Wojnarowska H. 2005. Wyznaczniki lojalności klientów indywidualnych. Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie, 667: 86. Adres do korespondencji: Renata Matysik-Pejas Katedra Zarządzania i Marketingu w Agrobiznesie, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. A. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: [email protected] 305 TOM III.indd 305 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 306 3/9/12 4:49 AM Dagmara Stangierska EPISTEME 12/2011, t. II s.307-312 ISSN 1895-4421 RYNEK USŁUG GASTRONOMICZNYCH W POLSCE W LATACH 2005-2009 – ŹRÓDŁA PRZEWAGI KONKURENCYJNEJ CATERING SERVICES MARKET IN THE YEARS 2005-2009 - SOURCES OF COMPETITIVE ADVANTAGE Abstrakt: Celem pracy jest przedstawienie charakterystyki rynku usług gastronomicznych w Polsce w latach 2005-2009 oraz ocena czynników wpływających na konkurencyjność placówek z tego sektora. W analizowanym okresie zaobserwowano wzrost wartości polskiego rynku usług gastronomicznych, pomimo spadku ogólnej liczby lokali gastronomicznych. W strukturze rynku dominują bary oraz punkty gastronomiczne. Obserwuje się wzrost liczby udziału restauracji w ogólnej liczbie lokali gastronomicznych, a ponadto tendencję wzrostową w zakresie liczby osób odwiedzających lokale. Z danych przedstawionych w pracy wynika, że na konkurencyjność lokalu gastronomicznego ma wpływ szereg czynników, do których można zaliczyć między innymi: obszar prowadzenia działalności, trendy panujące w sektorze, lokalizację, infrastrukturę, zachowania konsumentów na rynku oraz model biznesowy prowadzenia działalności. Słowa kluczowe: rynek usług gastronomicznych, lokale gastronomiczne, konkurencyjność Summary: The aim of the paper is the presentation of characteristics of the market catering services in the years 2005-2009 and evaluation of factors affecting on the competitiveness of the sector institutions. In the analyzed period were observed rise of the value of the Polish market of catering services, despite the decrease of the total number of catering establishments. The market structure is dominated by bars and food stands. The participation of the total number of restaurant dining is increasing and there is also growing trend in the amount of visitors of the catering establishments. The data presented in the paper shows that the competitiveness of the catering establishments is affected by several factors such as: business area, trends in the sector, location, infrastructure, consumer behavior in the market and business model. Key words: catering services market, catering establishments, competitiveness 307 TOM III.indd 307 3/9/12 4:49 AM Dagmara Stangierska Wstęp Od początku lat 90. rynek usług gastronomicznych w Polsce stale się rozwija, a klienci coraz częściej korzystają z usług lokali gastronomicznych. Dostępna na rynku oferta jest coraz bardziej różnorodna, a oczekiwania konsumentów stają się bardziej wyrafinowane. W tych warunkach przedsiębiorstwa z sektora usług żywienia poza domem poszukują nowych sposobów na zdobycie przewagi konkurencyjnej. Materiały i metodyka Podstawę charakterystyki rynku usług gastronomicznych w Polsce w latach 2005‑2009 stanowiły dane wtórne, zaczerpnięte ze statystyki ogólnej prowadzonej przez Główny Urząd Statystyczny oraz Datamonitor. W celu identyfikacji czynników mających wpływ na budowanie przewagi konkurencyjnej przedsiębiorstw na rynku usług gastronomicznych wykorzystano informacje dostępne w literaturze przedmiotu oraz w Internecie. Wyniki i dyskusja Rynek usług gastronomicznych w Polsce w latach 2005-2009. Usługi gastronomiczne rozwijają się w Polsce dynamicznie od początku lat 90. Drogę do tego rozwoju otworzyła ustawa o działalności gospodarczej umożliwiająca rozwój sektora prywatnego. W 1990 roku działało ponad 50 tys. placówek gastronomicznych, blisko 20 lat później było ich o ponad 20 tys. więcej. Dynamiczny wzrost sektora został wyhamowany po 2005 roku. Według GUS (2010), w 2009 roku działało 78,6 tys. placówek gastronomicznych, podczas gdy w roku 2005 było ich 92,1 tys., co oznacza spadek o 15% (tab. 1). Już w roku 2005 można było zauważyć spowolnienie przyrostu liczby placówek gastronomicznych (Kwiatkowska, 2007). Wyszczególnienie Liczba placówek gastronomicznych Udział % 2005 2009 % zmian 2005-2009 2005 2009 92072 78624 -15 100 100 Sektor publiczny 2398 1616 -33 2,6 2,1 Sektor prywatny 89684 77008 -14 97,4 97,9 restauracje 9716 14120 45 10,6 18 bary 40834 31828 -22 44,4 40,5 stołówki 6950 5107 -27 7,5 6,5 punkty gastronomiczne 34572 27569 -20 37,5 35,1 Tab. 1. Placówki gastronomiczne w Polsce w latach 2000-2009, źródło: GUS, 2010 i obliczenia własne W strukturze rodzajowej lokali gastronomicznych dominują bary, których w 2009 roku działało 31,8 tys. oraz punkty gastronomiczne - 27,6 tys. W 2009 roku liczba barów jak i punktów gastronomicznych spadła o około 20% w porównaniu z rokiem 2005. W analizowanych latach miał miejsce wzrost liczby restauracji z 9,7 tys. w 2005 roku do 14,1 tys. w 2009 roku, co oznacza wzrost tego typu placówek w strukturze rodzajowej z 10,6% do 18% (tab. 1). 308 TOM III.indd 308 3/9/12 4:49 AM Rynek usług gastronomicznych w Polsce w latach 2005-2009... W latach 2005-2009 miał miejsce spadek liczby lokali działających w ramach sektora publicznego (z 2,6% do 2,1%), jak również w ramach sektora prywatnego (o 14%. Pomimo to, nadal utrzymuje się tendencja wzrostu udziału tych ostatnich w ogólnej liczbie placówek gastronomicznych (tab. 1). Do przyczyn spadku liczby placówek gastronomicznych można zaliczyć m.in. spowolnienie rozwoju gospodarczego w Polsce (Cabaj-Bonicka, 2010). Nie bez znaczenia jest także wzrost kosztów prowadzenia działalności gospodarczej, między innymi stale rosnące ceny czynszów oraz koszty pracownicze (Anam, 2009). Za systematyczny spadek udziału barów oraz punktów gastronomicznych mogą odpowiadać między innymi rygorystyczne przepisy higieniczno-sanitarne (Kwiatkowska,2007). Z badań IPSOS (2004) wynika ponadto, że maleje zainteresowanie polskich konsumentów tego typu lokalami. Z drugiej strony wzrost liczby restauracji w Polsce jest skutkiem obecnie panujących trendów konsumenckich, w tym wyboru lokali z pełną obsługą kelnerską, o wyższym standardzie serwowanych posiłków. Wynika to przede wszystkim ze wzrostu siły nabywczej polskich konsumentów (Nalepa, 2009). Według danych GUS (2010) przychody z działalności gastronomicznej w 2009 roku wyniosły 20,7 mld zł, co oznacza wzrost o 17,1% w porównaniu z 2005 rokiem, gdy wynosiły 17,6 mld złotych. Przychody z działalności gastronomicznej w sektorze prywatnym w 2009 roku wyniosły 20,1 mld złotych, to znaczy o ponad 17% więcej niż w 2005 roku. W sektorze publicznym przychody te osiągnęły wartość zaledwie 592 mln złotych. Największą część przychodów generuje produkcja gastronomiczna - 13,6 mld złotych w 2009 roku, najmniejszą (550 mln zł) zaś pozostała działalność (tab. 2) Udział % Wyszczególnienie 2005 2009 % zmian 2005-2009 2005 2005 Przychody z działalności gastronomicznej (ceny bieżące) w mln zł : 17681 20702 17,1 100 100 sektor publiczny 531 592 11,5 3,0 2,86 sektor prywatny 17150 20110 17,3 97,0 97,14 ze sprzedaży towarów handlowych 7449 6573 -11,8 42,1 31,75 w tym napojów alkoholowych i wyrobów tytoniowych 4862 4627 -4,8 27,5 22,35 z produkcji gastronomicznej 9647 13579 40,8 54,6 65,59 z pozostałej działalności 584,8 550 -6,0 3,3 2,66 Tab. 2. Przychody z działalności gastronomicznej w Polsce w latach 2005 - 2009, źródło: GUS, 2010 i obliczenia własne W analizowanym okresie miał miejsce wzrost liczby transakcji przeprowadzonych w placówkach żywienia poza domem. W 2009 roku klienci indywidualni dokonali ponad 3 mld transakcji, co stanowiło prawie 6% wzrost w stosunku do 2005 roku, kiedy było ich 2,9 mld. Prognoza platformy Datamonitor (2010) na rok 2014 wskazuje, że liczba transakcji w placówkach żywienia poza domem może osiągnąć wartość 3,5 mld (Datamonitor, 2010). Wzrost przychodów na rynku usług gastronomicznych pomimo wyraźnego spadku ogólnej liczby placówek gastronomicznych może świadczyć o zwiększeniu się produktywności przedsiębiorstw należących do tego sektora (Kwiatkowska, 2007). Rośnie także 309 TOM III.indd 309 3/9/12 4:49 AM Dagmara Stangierska zainteresowanie polskich konsumentów usługami gastronomicznymi, co przekłada się bezpośrednio na wzrost liczby transakcji zawartych w placówkach gastronomicznych oraz na wzrost przychodów na tym rynku (IPSOS, 2009; Kwiatkowska, 2007) . Źródła przewagi konkurencyjnej na rynku usług gastronomicznych. Konkurowanie przedsiębiorstwa wymaga analizowania wielu aspektów jego rozwoju ze względu na zmieniające się warunki rynkowe i wewnętrzne funkcjonowanie podmiotów gospodarczych. Siła konkurencyjna, która ma decydujący wpływ na pozycję przedsiębiorstwa na rynku odzwierciedla sposób wykorzystania i zarządzania zasobami materialnymi i niematerialnymi (Skawińska, 2000). Znajomość panujących na rynku trendów, preferencji konsumentów oraz obserwowanie działań firm z sektora są podstawowymi elementami oceny jego konkurencyjności (Chrisler i Ryan, 2003). Na konkurencyjność wpływają takie parametry jak: lokalizacja i profil lokalu gastronomicznego, działania marketingowe, sytuacja finansowa obecnych i potencjalnych klientów oraz model biznesowy prowadzenia działalności gospodarczej. Z uwagi na to, że lokalizacja placówki gastronomicznej w istotny sposób wpływa na jej konkurencyjność. Z badań przeprowadzonych przez PMR Research w marcu i kwietniu 2010 r. wśród ponad 600 placówek gastronomicznych w Polsce w 2009 roku wynika, że największe przychody odnotowały placówki gastronomiczne znajdujące się w centrach handlowych, centrach miast oraz zlokalizowane przy trasach lub stacjach benzynowych (PMR Research, 2010). Lokalizacje te charakteryzują się wysokim potencjałem konkurencyjnym wynikającym z usytuowania w bliskim otoczeniu obiektów kulturalno – rozrywkowych, sklepów, biurowców, obiektów użyteczności publicznej. Dzielnice centralne miast są częściej odwiedzane nie tylko przez mieszkańców, ale i przez turystów, co przekłada się na liczbę klientów w tak zlokalizowanych placówkach gastronomicznych (Kaczorek i Kowalczyk, 2003). Popularność opisanych powyżej lokalizacji jest potwierdzeniem przyjmowania się na polskim rynku zachodnioeuropejskiego wzorca zachowań konsumenckich jakim jest łączenie zakupów lub podróży z posiłkiem w lokalu gastronomicznym (Maisevičiute, 2009). Wzrost zamożności społeczeństwa, który wpływa na częstsze spożywanie posiłków poza domem oraz prowadzenie działań marketingowych przez placówki gastronomiczne to istotne elementy podnoszenia konkurencyjności przedsiębiorstw oferujących usługi gastronomiczne (Anam, 2009). Przykład Stanów Zjednoczonych pokazuje tendencję do wzrostu znaczenia żywienia poza domem wraz ze wzrostem dochodów społeczeństwa (Kowrygo i Levytska, 2007). Skuteczne i długofalowe działania marketingowe przełożyły się na sukces takich firm z sektora żywienia poza domem jak: McDonald’s, KFC, Burger King (Interbrand, 2010). Ważnym elementem działań marketingowych jest branding, coraz popularniejszy wśród firm z sektora małych i średnich przedsiębiorstw. Lokale gastronomiczne inwestują również w marketing wewnętrzny realizowany przede wszystkim poprzez szkolenia personelu (Janik, 2010). Działania marketingowe są szczególnie ważnym elementem podnoszenia konkurencyjności lokalu gastronomicznego ze względu na pozyskanie nowych klientów, a także wzmacnianie poziomu lojalności i przywiązania do firmy stałych gości lokalu (Czubała, 2006; Janik, 2010). W ostatnich kilku latach nastąpił wzrost zainteresowania placówkami gastronomicznymi z segmentu restauracji typu casual dining, a także kawiarni oraz lokali z szybką obsługą. Zapotrzebowanie na restauracje z sektora premium uzależnione jest przede wszystkim od preferencji klientów biznesowych (Nalepa, 2009). 310 TOM III.indd 310 3/9/12 4:49 AM Rynek usług gastronomicznych w Polsce w latach 2005-2009... Wiele firm upatruje możliwość podniesienia swojej konkurencyjności przez działalność na zasadzie franczyzny (Cabaj-Bonicka, 2010; Kokoszka, 2008). Do podstawowych czynników wpływających na obniżenie ryzyka związanego z prowadzeniem działalności gospodarczej w ramach sieci można zaliczyć: wybór sprawdzonej wcześniej koncepcji, markę, prawo do technologii, towaru, nazwy lub znaku handlowego (Czarnecka-Skubina, 2008; Napora, 2009). Licencjonodawca oferuje pomoc w zakresie: wyboru lokalizacji, wyposażenia, adaptacji oraz aranżacji wnętrz, zarządzania i szkolenia personelu oraz realizacji działań promocyjnych (Malar, 2006; Napora, 2009). Podsumowanie W latach 2005-2009 rynek usług gastronomicznych w Polsce, pomimo zmniejszającej się ogólnej liczby placówek gastronomicznych, odnotowywał wzrost wielkości przychodów. Zauważalne są zmiany zarówno w strukturze rodzajowej, jak i własnościowej lokali świadczących usługi z zakresu żywienia poza domem. Do istotnych elementów walki konkurencyjnej placówek gastronomicznych można zaliczyć: ich lokalizację i infrastrukturę, trendy panujące na rynku oraz preferencje konsumentów. Literatura Anam R. 2009. Rynek HoReCa w Polsce 2009. www.egospodarka.pl/37854,Rynek-HoReCa-wPolsce-2009,1,39,1.html, 10.01.2011 Cabaj-Bonicka J.2010. Franczyza w gastronomii - podsumowanie 2009 r. i perspektywy na 2010 r.. www.franczyzawpolsce.pl/, 10.01.2011 Chrisler M., Ryan B. 2003. Restaurant Market Analysis. Czarniecka-Skubina E. 2008. Obsługa konsumenta w gastronomii i cateringu. Wyd. SGGW, Warszawa Czubała A. 2006. Determinanty kanałów dystrybucji usług. Zeszyty Naukowe Akademi Ekonomicznej w Krakowie, 720: 173-181 Datamonitor (2010): Foodservice in Poland. Industry Profile. Wyd. Datamonitor, Londyn GUS 2010. Mały rocznik statystyczny 2009, Wyd. GUS, Warszawa Interbrand (2010): Best Global Brands 2009. The Definitive Guide to the World‘s Most Valuable Brands. http://www.interbrand.com/, 25.01.2011 Ipsos 2004. Polacy jedzą lepiej. www.ipsos.pl/ , 10.01.2011 Ipsos 2009. Odżywianie, waga, tryb życia Polaków. http://www.ipsos.pl/odzywianie-waga-trybzycia, 10.01.2011 Janik A. 2010. Marketing od kuchni., 25.01.2011 Kaczorek A., Kowalczyk A. 2003. Modele lokalizacji usług gastronomicznych na obszarach miejskich. Prace i Studia Geograficzne, 32: 191-203 Kokoszka M. 2008. Franchising as a challenge and an opportunity for entrepreneurs. Scientific journal. Service management 482, t.2:147-159 311 TOM III.indd 311 3/9/12 4:49 AM Dagmara Stangierska Kowrygo B., Levytska G. 2007. Znaczenie usług gastronomicznych w żywieniu ludności w Polsce. Roczniki PZH 58(1):371-376 Kwiatkowska E. 2007. Gastro-boom. Przegląd Gastronomiczny, 4:3-4 Maisevičiute R. 2009. Kryzys nie zahamował tendencji wzrostowych. Na razie tylko spowolnienie. Nowości Gastronomiczne, 4, www.horecanet.pl/ , 25.01.2011 Malar Z. 2006. Franchising [w:] Przedsiębiorstwo w globalnej gospodarce. Wyzwania współczesności, Wyd. WN PWN, Warszawa, s. 47-48 Nalepa P. 2009. Badanie polskiego rynku restauracji sieciowych – bieżąca sytuacja i perspektywy rozwoju. www.research-pmr.com, 11.01.2011 Napar W. 2009. Droga do biznesu. www.restaurator.com.pl/, 24.01.2011 PRM Research 2010. Rynek HoReCa w Polsce - wybrane wyniki - przychody placówek, a ich lokalizacja. www.research-prm.com Skawińska E. 2000. Konkurencyjność przedsiębiorstw przetwórstwa żywnościowego w Polsce w świetle badań empirycznych. Prace Naukowe Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu, 865: 228-237 Adres do korespondencji: Dagmara Stagnierska Katedra Organizacji i Ekonomiki Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie ul Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa e-mail: [email protected] 312 TOM III.indd 312 3/9/12 4:49 AM Monika Szafrańska EPISTEME 12/2011, t. II s.313-317 ISSN 1895-4421 Czynniki determinujące poziom wiedzy i umiejętności finansowych młodzieży z obszarów wiejskich Factors determining the level of financial knowledge and skills of rural youth Abstrakt: Celem badań była ocena poziomu wiedzy i umiejętności finansowych młodzieży z terenów wiejskich, a także określenie wybranych czynników, które różnicują i warunkują poziom kompetencji młodych osób w zakresie finansów osobistych. Jak wynika z przeprowadzonych badań, młode pokolenie charakteryzuje się przeciętnym poziomem wiedzy i umiejętności finansowych. Najlepiej w świecie finansów czują się osoby z wykształceniem wyższym, posiadające stałe zatrudnienie, gospodarstwa domowe o wyższej dochodowości. Domeną, która wymaga najpilniejszych działań edukacyjnych jest problematyka związana z prawidłową oceną ryzyka finansowego. Słowa kluczowe: młodzież, obszary wiejskie, wiedza finansowa Summary: The paper aims to analyse the state of knowledge and financial skills of rural youth and also identify some factors that distinguish and determine the level of competence of young people in the field of personal finance. As has been demonstrated by the conducted analyses, the young generation is characterized by the average level of financial knowledge and skills. The higher level of financial knowledge characterized persons possessing higher education, respondents having permanent employment and households with higher profitability. Proper assessment of the financial risk is the domain that requires the most urgent educational activities. Key words: rural areas, youth, financial knowledge 313 TOM III.indd 313 3/9/12 4:49 AM Monika Szafrańska WSTĘP W warunkach globalnej gospodarki i szybkiego rozwoju rynków finansowych, wiedza i kompetencje z zakresu finansów osobistych to niezbędna umiejętność każdego młodego człowieka. Solidna wiedza na temat finansów umożliwia młodym konsumentom wybór usług finansowych odpowiadających ich potrzebom i możliwościom finansowym, prawidłową ocenę ryzyka związanego z danym produktem finansowym oraz lepsze i świadome zaplanowanie przyszłości finansowej (okresy bezrobocia, emerytury). Wysoki poziom wiedzy finansowej obywateli można uzyskać w wyniku opracowania i realizacji skutecznej strategii edukacji finansowej. Aby projektowane programy edukacji finansowej były efektywne muszą być dostosowane do potrzeb i wymagań poszczególnych grup odbiorców w tym zakresie. Dlatego istotne jest poznanie czynników warunkujących poziom wiedzy finansowej wybranych grup obywateli, w tym przypadku, młodych mieszkańców wsi. Celem opracowania jest ocena poziomu wiedzy i umiejętności finansowych młodzieży wiejskiej, a także określenie wybranych czynników, które determinują poziom kompetencji młodych obywateli w zakresie finansów osobistych. Ich znajomość może stanowić podstawę działań różnych podmiotów, które przyczynią się do wzrostu świadomości finansowej młodego pokolenia, a pośrednio do ograniczenia problemów nadmiernej konsumpcji, zadłużenia oraz ubóstwa na wsi. MATERIAŁ I METODY Podstawowym źródłem danych wykorzystanych do analizy i wnioskowania były informacje pierwotne pochodzące z badań własnych. Badania przeprowadzono w ramach projektu badawczego „Czynniki determinujące poziom wiedzy finansowej mieszkańców obszarów wiejskich na przykładzie Małopolski”13. Zastosowano technikę wywiadu kierowanego z wykorzystaniem kwestionariusza wywiadu. Badania przeprowadzono w 2010 roku, na grupie 1000 losowo wybranych wiejskich gospodarstw domowych, funkcjonujących w województwie małopolskim. Rozpatrywany przedział wiekowy to osoby w wieku 18-26 lat, których udział w badanej populacji wynosił 18,4%. Analiza statystyczna badanego materiału obejmowała sumaryczne mierniki statystyczne oraz nieparametryczny test chi kwadrat (χ2). Wiedza i umiejętności finansowe młodzieży wiejskiej. W omawianym przedziale wiekowym dominowały kobiety (55%). Najliczniejsza grupa respondentów miała wykształcenie średnie (prawie 60%). Dominujący udział osób legitymujących się wykształceniem średnim wynikał z faktu, że znaczna część respondentów jeszcze studiowała. Niemal 1/3 badanych to osoby z wykształceniem wyższym. Najmniej liczną grupą były osoby legitymujące się wykształceniem podstawowym/gimnazjalnym (prawie 5%). Niemal 30% omawianych gospodarstw domowych to gospodarstwa czteroosobowe, nieco mniej (27%) stanowiły rodziny wieloosobowe (5 i więcej osób). Głównym źródłem dochodów w badanych gospodarstwach była praca najemna (prawie 80% wskazań). Gospodarstwa domowe rolników stanowiły 8%. Miesięczny dochód netto w przeliczeniu na osobę w gospodarstwie domowym, w przypadku niemal 40% respondentów mieścił się w przedziale 501-1000 PLN. Do pomiaru i oceny poziomu wiedzy oraz umiejętności finansowych respondentów opracowano dwa wskaźniki: indeks wiedzy finansowej (IWF) oraz indeks umiejętności finansowych (IUF). Budowę wskaźników oparto na zasadach konstrukcji indeksów wiedzy finansowej (z ang. financial knowledge index) według Guiso i Jappelli, z poprawką 13 Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2009-2011 jako projekt badawczy 314 TOM III.indd 314 3/9/12 4:49 AM Czynniki determinujące poziom wiedzy i umiejętności finansowych... Monticione [Calgano, Monticione 2011]. Maksymalna wartość mierników to 100 punktów. Średnia wartość wskaźnika wiedzy finansowej dla badanej populacji wynosiła 74 punkty. Najczęściej badani otrzymywali 60 punktów (11,4%). Porównując uzyskane wyniki z rezultatami otrzymanymi dla respondentów powyżej 26 roku życia, można stwierdzić, że młodzi mieszkańcy wsi charakteryzują się wyższym poziomem znajomości zagadnień finansowych. Wyższy poziom wiedzy finansowej wynika z faktu, że analizowana grupa, to osoby które w zakresie szkoły średniej realizowały już obowiązkowy przedmiot „Podstawy przedsiębiorczości”. Część zagadnień omawianych w ramach tego przedmiotu dotyczy problematyki wiedzy finansowej. Poza tym, wiele osób spośród młodych respondentów, studiowała lub studiuje na kierunkach o nachyleniu ekonomicznym, co bezpośrednio przekłada się na wyższy poziom wiedzy finansowej. W celu przeprowadzenia weryfikacji testem χ2, uzyskane wyniki zgrupowano w trzy przedziały: niski poziom wiedzy finansowej, średni i wysoki. Jak wynika z przeprowadzonej analizy, 42% respondentów charakteryzowało się średnim stopniem wiedzy finansowej, prawie 1/3 badanych wysokim, natomiast niski poziom wiedzy z zakresu finansów osobistych dotyczył 27% badanej populacji. Faktyczny poziom wiedzy finansowej jest zdeterminowany wieloma czynnikami, jednym z nich jest wykształcenie. W grupie osób z wykształceniem średnim i wyższym, badani reprezentujący wysoki lub przeciętny poziom wiedzy finansowej stanowili prawie 70% populacji, podczas gdy w grupie osób z najniższym wykształceniem tylko 40%. Również analiza średnich wartości indeksu wiedzy finansowej, potwierdza zaobserwowaną zależność. Przeciętna wartość IWF dla osób z wykształceniem wyższym to 77 punktów, z kolei dla osób z wykształceniem podstawowym/gimnazjalnym to 58 punktów. Ważnym czynnikiem wpływającym na poziom wiedzy finansowej jest wysokość dochodu przypadająca na osobę w rodzinie respondenta. W gospodarstwach domowych o najniższym dochodzie przeciętna wartość współczynnika wiedzy finansowej była najniższa i wynosiła 54 punkty, a prawie 40% badanych cechowała się najniższym poziomem wiedzy. Wraz ze wzrostem dochodu wzrasta średnia wartość omawianego indeksu, który dla gospodarstw o najwyższej dochodowości wynosił 66 punktów. Projektowane działania w zakresie edukacji ekonomicznej powinny być szczególnie nakierowane na gospodarstwa domowe o najniższej dochodowości, ponieważ częściej niż inne grupy są one zagrożone wykluczeniem finansowym oraz ubóstwem. W Polsce skala ubóstwa nie jest jeszcze wysoka, ale problem ten szczególnie dotyczy obszarów wiejskich. Według raportu Diagnoza Społeczna 2011, prawie 6,5% osób zamieszkujących tereny niezurbanizowane żyje w niedostatku [Czapiński, Panek 2011]. Następnym czynnikiem determinującym poziom wiedzy finansowej obywateli jest główne źródło dochodów gospodarstwa domowego. Najwyższym poziomem wiedzy o charakterze ekonomicznym cechowały się osoby posiadające stałe zatrudnienie (56% respondentów reprezentowało wysoki poziom wiedzy finansowej). Jest to związane z faktem, że bardzo często stałe zatrudnienie „wymusza” zainteresowanie pracownika niektórymi usługami finansowymi (np. zalecenie pracodawcy odnośnie posiadania przez pracownika rachunku bankowego), co również skutkuje wzrostem stanu wiedzy finansowej konsumentów. Jak wynika z analizy testem χ2, płeć nie wpływa istotnie na poziom wiedzy finansowej młodych osób (χ2=1,5; df=2). Przeciętna wartość współczynnika wiedzy finansowej zarówno dla kobiet, jak i dla mężczyzn wynosiła 62 punkty. W przypadku tej cechy zachowania finansowe młodzieży różnią się od pozostałych grup wyodrębnionych na podstawie wieku. W grupach „starszych”, wraz z wiekiem poziom wiedzy finansowej kobiet był niższy, co wynikało z niższego poziomu wykształcenia respondentek oraz niższej aktywności zawodowej kobiet. 315 TOM III.indd 315 3/9/12 4:49 AM Monika Szafrańska Przeprowadzone badania pozwalają stwierdzić także, że poziom wiedzy finansowej młodzieży z obszarów wiejskich nie jest uzależniony od stopnia ubankowienia oraz aktywności na rynku finansowym. Przeciętna wartość IWF dla osób, które posiadały konto wynosiła 64 punkty, z kolei dla respondentów nie posiadających ROR w żadnej instytucji finansowej IWF=59 punktów. Otrzymane wyniki, w porównaniu z danymi uzyskanymi dla respondentów powyżej 26 roku życia, są odmienne. W tej grupie respondentów, zauważono istotny wpływ poziomu aktywności na rynku usług finansowych na poziom wiedzy finansowej, osoby korzystające z wielu usług finansowych cechowały się wyższym IWF. Zdecydowana większość młodych osób deklarowała chęć posiadania wiedzy o finansach, ale już znacznie mniej respondentów odpowiadało twierdząco na pytanie, o to, czy chce się poduczyć (43%). Prawie 1/3 w ogóle nie była zainteresowana pogłębieniem wiedzy w tym zakresie, z kolei 28% badanej populacji nie miała zdania. Jak wynika z przeprowadzonych badań, Internet to dla młodzieży najbardziej odpowiedni kanał przekazu wiedzy na tematy związane z finansami (28,5% wskazań). Otrzymane rezultaty są zbieżne z wynikami uzyskanymi przez innych autorów [Stan wiedzy (…) 2009]. Oszczędzanie (22% wskazań), planowanie budżetu domowego (16,5%) oraz sposoby finansowego zabezpieczenia się na okres emerytury (16,4%) to obszary, w których odczuwana jest największa potrzeba edukacji finansowej. Jedna na osiem osób była zainteresowana podatkami i produktami ubezpieczeniowymi, co dziesiąty respondent – usługami kredytowymi. Prawie 6% młodych mieszkańców obszarów wiejskich, nie potrafiło wskazać konkretnego zagadnienia z zakresu finansów osobistych, z którym chcieliby się zapoznać. Kolejny wskaźnik, indeks umiejętności finansowych (IUF), został skonstruowany na podstawie trzech domen umiejętności finansowych: zarządzania budżetem domowym, planowania finansowego oraz dywersyfikacji ryzyka finansowego. Wyniki z poszczególnych obszarów zostały zsumowane w celu obliczenia wskaźnika o charakterze ogólnym. Pytania użyte w każdym z obszarów, nie powtarzały się w innych domenach, umożliwiło to porównywanie wyników między badanymi obszarami. Średnia liczba punktów otrzymana dla indeksu wynosiła 52 punkty. Respondenci najczęściej otrzymywali 48 punktów. W przypadku tego wskaźnika dominowały osoby cechujące się średnim (46%) i wysokim poziomem umiejętności finansowych (45%). Co dziesiąty młody mieszkaniec wsi to obywatel o niskim poziomie świadomości w zakresie finansów osobistych. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że 55% respondentów cechowało się przeciętnym poziomem umiejętności w obszarze zarządzania własnym budżetem domowym. Prawie 35% młodych osób charakteryzowała się wysokimi umiejętnościami w tym zakresie. Natomiast, co dziesiąty respondent z tej grupy wiekowej, nie potrafił racjonalnie gospodarować własnymi pieniędzmi. Gorszymi umiejętnościami w zakresie zarządzania budżetem domowym w grupie młodzieży cechowali się mężczyźni, osoby z wykształceniem podstawowym, zawodowym, gospodarstwa o niższych dochodach, respondenci nie posiadający podstawowego rachunku bankowego. Kolejną domeną współczynnika umiejętności finansowych jest planowanie przyszłości w zakresie finansów osobistych. W tym przypadku, również dominowała grupa osób z przeciętnymi umiejętnościami (49%). Niespełna 30% osób charakteryzowało się najwyższym poziomem świadomości w zakresie planowania przyszłości, co czwarty respondent cechował się niskim stopniem umiejętności w tym zakresie. Do tej grupy należały kobiety (rozbieżność w porównaniu ze starszymi grupami wiekowymi, w których gorszymi umiejętnościami charakteryzowali się mężczyźni), respondenci o najniższych dochodach, osoby nieubankowione, w równym stopniu osoby które korzystają z rynku kredytów, jak i niespłacające żadnych pożyczek. 316 TOM III.indd 316 3/9/12 4:49 AM Czynniki determinujące poziom wiedzy i umiejętności finansowych... Trzeci obszar umiejętności finansowych to problemy związane z dywersyfikacją ryzyka. W przypadku tego obszaru umiejętności finansowych otrzymano najgorsze wyniki. Przeprowadzone badania sugerują że ponad 50% badanej grupy cechowała się średnimi umiejętnościami, prawie 40% niskimi, a tylko co dziesiąta młoda osoba wysokimi kompetencjami w tym obszarze. Z prawidłową oceną ryzyka finansowego, w grupie osób najmłodszych, najgorzej radziły sobie kobiety, respondenci z najniższym wykształceniem i rodziny o wyższej dochodowości. PODSUMOWANIE • Przeprowadzone badania umożliwiły określenie poziomu wiedzy i umiejętności finansowych młodych mieszkańców obszarów wiejskich w Małopolsce oraz czynników, które go różnicują. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że respondenci cechowali się przeciętnym poziomem kompetencji w zakresie finansów osobistych. Najlepiej w świecie finansów czują się osoby z wykształceniem wyższym, posiadające stałe zatrudnienie, gospodarstwa domowe o wyższej dochodowości. Na poziom wiedzy finansowej, w przypadku młodego pokolenia nie wpływa płeć, poziom ubankowienia oraz stopień korzystania z usług finansowych. Natomiast, czynniki te istotnie kształtują poziom umiejętności finansowych. • Przy określeniu poziomu umiejętności finansowych wyodrębniono trzy obszary umiejętności: zarządzanie budżetem domowym, planowanie oraz ocena ryzyka. Domeną, która wymaga najpilniejszych działań edukacyjnych jest problematyka związana z prawidłową oceną ryzyka. Dlatego w projektowanych programach i strategiach edukacyjnych należy zwrócić szczególną uwagę na wskazaną tematykę. Należy również pamiętać o odpowiednim doborze kanałów dystrybucji wiedzy finansowej. Jak wynika z badań, najskuteczniejszym w przypadku młodych mieszkańców wsi będzie Internet. Literatura Calgano R., Monticione Ch. 2011, Financial Literacy and the Demand for Financial Advice. CeRP, “Working Paper”, nr 117, http://cerp.unito.it/index.php. (30.06.2011) Czapiński J., Panek T. (red.) 2011, Diagnoza Społeczna 2011. Warunki i jakość życia Polaków. Rada Monitoringu Społecznego, Warszawa. Stan wiedzy finansowej Polaków. Raport Fundacji Kronenberga przy City Handlowe, wyd. 1, Dom Badawczy Maison, Warszawa, 2009. Adres do korespondencji: Monika Szafrańska Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Al. A. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: [email protected] 317 TOM III.indd 317 3/9/12 4:49 AM 318 TOM III.indd 318 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka EPISTEME 12/2011, t. II s.319-332 ISSN 1895-4421 ANALIZA WYBORU FORMY OPODATKOWANIA NA PRZYKŁADZIE PRZEDSIĘBIORCY ŚWIADCZĄCEGO USŁUGI TAKSÓWKOWE ANALYSIS OF CHOICE IN THE FORM OF TAXATION ON THE EXAMPLE OF AN ENTREPRENEUR PROVIDING TAXI SERVICES Abstrakt: Celem pracy jest analiza dochodów przedsiębiorcy świadczącego usługi taksówkowe, która ma ułatwić wybór optymalnej formy opodatkowania podatkiem dochodowym. Zastosowana zostanie metoda porównań rachunku dochodu dla celów podatkowych, podział kosztów własnych przedsiębiorcy na układ rodzajowy i kalkulacyjny. Analiza zostanie przeprowadzona na realnych danych zawierających przychody i koszty z okresu od 2008 do września 2010 roku, pochodzących od osoby pracującej, jako taksówkarz. Wyniki analizy będą użyte do wyboru najkorzystniejszej formy opodatkowania dla tego przedsiębiorcy. Przedsiębiorca zastanawia się nad zmianą formy opodatkowania i rezygnacją z opłacania podatku od wartości dodanej. Jeżeli do dnia 20 stycznia 2011 roku podatkowego przedsiębiorca nie dokona wyboru innej formy opodatkowania od dotychczasowej, to nastąpi kontynuacja opodatkowania działalności w dotychczasowej formie. Słowa kluczowe: wybór formy opodatkowania, analiza dochodów przedsiębiorcy, usługi taksówkowe Summary: The aim of this study is to analyze the income of the entrepreneurs providing taxi services in Poland, that facilitate the selection of the optimal income tax forms. A comparison method is applied to account for income tax purposes, the allocation of costs to the entrepreneur’s own generic layout and calculation. The analysis will be conducted on real data containing revenues and expenses from the period since 2008 to September 2010, coming from a person working as a taxi driver. The results of the analysis will be used to select the best form of taxation for the entrepreneur. The entrepreneur is considering to change the form of taxation and to resign of the payment of value added tax. If, by the end of 20 January 2011 the entrepreneur choose not to change in another form of taxation from the former, he will continue taxation of business in its current form. Key words: optimal tax form, analyze the income entrepreneurs, taxi services 319 TOM III.indd 319 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka Wstęp W różnych krajach taksówka ma inne oznaczenia, najszybciej rozpoznamy ją po sygnalizacji świetlnej z napisem „TAXI” na dachu pojazdu. Taksówka jest jednym z ogólnych środków transportu, czyli jest to „samochód służący do świadczenia nieregularnych usług przewozowych, pasażerskich lub pasażersko-towarowych”14. W takim znaczeniu taksówka jest dopełnieniem komunikacji miejskiej na terenie miasta i powiatu. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury (z dnia 31 grudnia 2002 r. (Dz. U. z 2003 r. Nr 32, poz. 262 z późn. zm. §24. pkt.8) samochód dopuszczony do świadczenia usług taksówkowych powinien posiadać wspomnianą sygnalizację świetlną z napisem „TAXI” umieszczoną na dachu pojazdu o barwie białej lub żółtej samochodowej z czarnymi napisami widocznymi z przodu i z tyłu, potocznie zwany „kogutem”. Dodatkowo może posiadać oznaczenia zawierające nazwę miasta, numer licencji po bokach pojazdu, tzw. „numer boczny” oraz inne oznaczenia pod warunkiem, że są zgodne z ustaleniami obowiązującymi na terenie danej gminy, ponieważ zgodnie z art. 15 ust. 7 ustawy z dnia 15 listopada 1984 r. prawo przewozowe (t.j. Dz. U. z 2000 r. nr 50, poz. 601 z późn. zm.) upoważnia radę gminy do wprowadzenia obowiązku stosowania dodatkowych oznaczeń taksówek, nie wynikających z rozporządzenia. Zazwyczaj na taksówce jest podana informacja o numerze telefonu firmy taksówkarza lub jego korporacji. Korzystanie z taksówki jest powszechne, droższe od zbiorowej komunikacji miejskiej, ale za to bardziej komfortowe. Na korzystanie z taksówki regularnie nie wszyscy mogą sobie w Polsce pozwolić, raczej korzysta się z tego transportu okazjonalnie, w miarę potrzeb na określoną okoliczność np. przewiezienia gości z i do dworców i lotnisk. Jak wynika z danych statystycznych korporacji taksówkowej udział zamówień od klientów biznesowych wynosi 10-15% w całości zamówień15. Przejazd taksówką i posiadanie dokumentu naliczenia opłaty za kurs jest akceptowanym dowodem na odzyskanie kosztu dojazdu do pracodawcy w dopuszczanej przez firmę sytuacji. Aby zostać taksówkarzem, niezbędne jest posiadanie licencji, która kosztuje w zależności od miasta ok. 700-900 zł (Podstawa prawna: ustawa z dnia 6 września 2001 o transporcie drogowym Dz. U. z 2004 r. Nr 204, poz. 2088, Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 5 lipca 2004 r. w sprawie wysokości opłat za czynności administracyjne związane z wykonywaniem transportu drogowego oraz za egzaminowanie i wydanie certyfikatu kompetencji zawodowych Dz. U. z 2004 r. Nr 159, poz. 1664 ). Licencja udzielana jest na obszar gminy na czas określony, nie krótszy niż 2 lata i nie dłuższy niż 50 lat. W celu jej uzyskania należy ukończyć odpowiedni płatny kurs organizowany przez urzędy miejskie i powiatowe, a następnie zdać egzamin m.in. z topografii miasta. Kierowcą taksówki może zostać osoba, która ukończyła 21 lat, ma prawo jazdy kategorii B oraz przedstawiła zaświadczenie lekarskie stwierdzające brak przeciwwskazań zdrowotnych do pracy w tym charakterze, oraz zaświadczenie o braku przeciwwskazań psychologicznych do wykonywania zawodu. Musi to być także osoba niekarana prawomocnym wyrokiem sądu. Ustalony przez radę miasta o wysokości zaludnienia powyżej 100 tysięcy osób limit wydanych licencji taksówkowych wynosi 350, jednak na tym mieście spotyka się taksówki o numerach bocznych powyżej 800. Brakuje zatem kontroli ile z pośród taksówkarzy zrezygnowało 14 http://pl.wikipedia.org/wiki/Taks%C3%B3wka 15 Źródło własne. 320 TOM III.indd 320 3/9/12 4:49 AM Analiza wyboru formy opodatkowania… w międzyczasie z tej działalności16, ponieważ licencje są wydawane na konkretne osoby i nie można jej odsprzedać. Wiele spośród licencjonowanych taksówkarzy pracuje na taksówce dorywczo i traktuję tę działalność, jako na przykład dodatkową pracę do ułamkowego etatu u innego pracodawcy, lub jako dodatkowy zarobek oprócz otrzymywanych zasiłków emerytalnych bądź rentowych. Jednym z dylematów, nad którym powinien się zastanowić przyszły taksówkarz jest wybór samochodu, który mu będzie służył, jako miejsce pracy. Często bywa, że na taksówkę zostaje przeznaczony aktualnie posiadany pojazd, który trzeba przerejestrować w wydziale komunikacji Urzędu Miasta do działalności i wyposażyć we wszystkie obowiązujące urządzenia. Samochód będzie przechodził okresowo szczegółowe badanie techniczne. Stan samochodu, jego wiek, przebieg, a także oszczędność w zużyciu paliwa, są znaczącymi czynnikami przy analizowaniu wyboru opodatkowania. Bowiem im samochód starszy, pomimo że tańszy, to będzie wymagał więcej zabiegów konserwacyjnych, łącznie z naprawami, więc w konsekwencji poświęci mu się więcej pieniędzy na utrzymanie. Eksploatacja auta wiąże się m.in.: z zakupem paliwa, wymianą olejów smarujących (silnikowego, skrzyni biegów), płynów chłodzących i do spryskiwaczy, filtrów powietrza, paliwa, p. pyłkowego, serwisu klimatyzacji, układu kierowniczego, amortyzatorów, hamulców, opon, oświetlenia i zakupu środków pielęgnacyjnych i czyszczących. Samochód na taksówce może rocznie przejechać nawet 50 tysięcy kilometrów. Przyszły taksówkarz powinien posiadać podstawowe wiadomości na temat warunków eksploatacji wybranego samochodu, aby na bieżąco mógł wykonywać czynności remontowe. Jednakże największe znaczenie dla taksówkarza ma koszt paliwa, bowiem jest to koszt bezwzględnie stały, stanowiący połowę wszystkich kosztów ponoszonych w działalności taksówkowej. Z tych powodów taksówkarze często interesują się danymi technicznymi modeli samochodów i aby obniżyć koszty decydują się np. na bardziej oszczędną wersję samochodu zasilaną olejem napędowym (diesel) lub wersję zasilaną gazem w przypadku samochodów na benzynę. Taksówkarzem jest przedsiębiorca, który osobiście wykonuje usługi przewozu osób w transporcie drogowym. Obowiązuje go cennik, taryfa, świadectwa legalizacji taksometru, dowód rejestracyjny z przeznaczeniem TAXI, kasa fiskalna i taksometr. Taksówkarzem można nazwać: • licencjonowanego kierowcę taksówki, który prowadzi jednoosobową działalność transportu osób i/lub towarów samochodem osobowym lub ciężarowym, • licencjonowanego kierowcę taksówki, który jest zatrudniony przez przedsiębiorcę (korporację) prowadzącego działalność gospodarczą polegającą na usługach taksówkowych, • kierowcę zawodowego, którego się wynajmuje wraz z samochodem do przewozu osób. Działalność usługowa przewozu osób taksówką wpisana w klasyfikacji PKWiU z 2004 z numerem 60.22.11. została zmieniona nową klasyfikacją PKWiU 2007 na działalność „Usług taksówek osobowych, z wyłączeniem wynajmu samochodów osobowych z kierowcą” 49.32.11.0. Oprócz usług przewozu osób taksówką (samochodami oznaczonymi międzynarodowym napisem „TAXI”) istnieje możliwość wynajmu samochodów osobowych z kierowcą, który funkcjonuje na innych zasadach administracyjno-podatkowych pod numerem PKWiU 49.32.12.0. Kierowcą w tym ostatnim przypadku może zostać każdy, kto posiada prawo jazdy kategorii B, a zatem nie ma obowiązku zdania egzaminu by uzyskać 16 Marlowe J., Licencje taksówkarskie - propozycja rozwiązania systemowego, 2007 321 TOM III.indd 321 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka licencję do służenia usług o charakterze taksówki w mieście, ale przez to, nie może korzystać z postojów dla taksówek wytyczonych przez urząd miejski. Obowiązuje go kasa rejestrująca i licznik kilometrów. Pierwsi klienci cenili sobie taksówkę za krótki czas transportu i wygodę podróżowania. Klienci narzekali na wysokie ceny kursów, ale zgadzali się, że jest to niedogodność stosunkowo nieduża17. Po wojnie by pracować na taksówce należało posiadać zezwolenie i należeć do Zrzeszenia Transportu Prywatnego. „Wtedy taksówek było po prostu za mało”18, ludzie oczekiwali w kolejkach na taksówkę na postojach. W okresie komunizmu taksówkarz ze względu na swoje deficytowe usługi oraz inne przywileje był ważną osobą, ważniejszą od samego klienta. „Przed rokiem 1991 zawód ten kojarzony był z prosperity i dużymi zarobkami”19. Tę przewagę, pomimo zmiany warunków na rynku po 1991 roku taksówkarze próbują podtrzymać nieuczciwą pracą. Aktualnie niewielkie koszty związane z uzyskaniem licencji, jakie ponosi przyszły taksówkarz, powodują że każdy może zostać taksówkarzem. Obecnie celem jest uwolnienie rynku tak, aby konkurencja ukształtowała niskie ceny za usługi taksówkowe. Konsekwencją tego faktu jest coraz większa dostępność tej usługi, jako środka komunikacji alternatywnego wobec komunikacji publicznej i własnej dla przeciętnego obywatela. Jednak podobnie jak w innych profesjach, taniość usługi odbija się na innych czynnikach, najczęściej na jakości i na bezpieczeństwie pasażerów. Okazuje się także, że kandydaci na licencję taksówkarza w obliczu większej ilości osób już świadczących usługi taksówkowe koncentrują się na jak największym zysku często kosztem solidności świadczenia swoich usług. W korporacjach stosowane są wewnętrzne regulaminy służce zwiększaniu motywacji do solidnej pracy, ponieważ firmie pośredniczącej pomiędzy taksówkarzem a klientem zależy na dobrej opinii, co osiąga właśnie, poprzez jakość oferowanych usług. Samochód taksówkarza w korporacji jest sprawdzany pod kątem wygody i zadbania, a kierowca z solidności w podejściu do swoich obowiązków (ubiór, prezencja, kultura osobista). W korporacjach wskazane jest również, aby taksówkarz posiadał znajomość przynajmniej jednego języka obcego, najlepiej języka angielskiego. Taksówkarz powinien znać występujące w obszarze gdzie pracuje obiekty turystyczne, gastronomiczne i hotelarskie. Coraz ważniejszymi elementami związanymi z usługą taksówkową jest możliwość bezgotówkowego płacenia za kurs kartami kredytowymi oraz elektroniczny sposób wyszukania oferty i zamawiania taksówki przez internet. 17 http://www.taxisolidarnosc.pl/?p=2851 18 http://marlowe.bblog.pl/wpis,licencje;taksowkarskie;-;propozycja;rozwiazania;systemowego,4693. html#komentarze 19 http://www.tygodnikregionalny.pl/index.php?pid=13&first=1914&pg=30 322 TOM III.indd 322 3/9/12 4:49 AM Analiza wyboru formy opodatkowania… Cel pracy Celem pracy jest analiza dochodów przedsiębiorcy świadczącego usługi taksówkowe, która ma ułatwić wybór optymalnej formy opodatkowania podatkiem dochodowym i podatkiem od wartości dodanej. Zastosowana zostanie metoda porównań rachunku dochodu dla celów podatkowych, podział kosztów własnych przedsiębiorcy na układ rodzajowy i kalkulacyjny, zostanie obliczony próg rentowności działalności taksówki osobowej. W pracy opisane zostaną również podstawowe tematy z zakresu działalności gospodarczej i zasad opodatkowania obowiązujące na terenie Rzeczypospolitej Polskiej. Analiza zostanie przeprowadzona na realnych danych zawierających przychody i koszty z okresu od 2008 do września 2010 roku, pochodzących od osoby pracującej jako taksówkarz. Wyniki analizy będą użyte do wyboru najkorzystniejszej formy opodatkowania dla tego przedsiębiorcy. Przedsiębiorca zastanawia się nad zmianą formy opodatkowania i rezygnacją z opłacania podatku od wartości dodanej. Jeżeli do dnia 20 stycznia 2011 roku podatkowego przedsiębiorca nie dokona wyboru innej formy opodatkowania od dotychczasowej, to nastąpi kontynuacja opodatkowania działalności w dotychczasowej formie. Materiały i metodyka a. Analiza otoczenia. Poddane analizie zostaną dane pochodzące od przedsiębiorcy X z lat 2008-2010, który jako osoba fizyczna działa na rynku usług przewozu osób taksówką w mieście powyżej 100 tysięcy mieszkańców i współpracuje na zasadach umowy cywilno-prawnej z korporacją radio-taxi. W mieście przedsiębiorcy X obowiązuje limit 350 licencji taksówkowych, a zatem jedna taksówka obsługuje ok. 300 osób, natomiast ze względów nieprzejrzystego systemu rejestracji licencji, trudno jest ustalić ile taksówkarzy rzeczywiście pracuje na mieście. Przedsiębiorca ten posiada również 36% udziałów w spółce cywilnej Y, która zajmuje się w tym samym mieście działalnością zapisaną w umowie, jako akwizycja usług przewozowych taksówkami osobowymi, akwizycja usług transportowych w zakresie przewozu osób i towarów, akwizycja usług technicznej pomocy drogowej oraz pośrednictwo. Korporacja ma za swoją konkurencję trzy inne firmy, z czego jedna zarejestrowana jest w innym mieście. W sumie współpracują one z ok. 130 taksówkarzami. b. Analiza techniczno-ekonomiczna. Przedsiębiorca z działalności indywidualnej aktualnie opodatkowany jest na zasadach ogólnych, prowadzi podatkową księgę przychodów i rozchodów zgodnie z metodą tzw. memoriałową, określoną w art. 22 ust. 5-5c i 6 updf. Taksówkarz ten jest czynnym płatnikiem 7% stawki podatku VAT, odkąd przekroczył limit 39700 zł rocznych dochodów w roku 2006. Przedsiębiorca jest mikro-przedsiębiorcą i nie zatrudnia pracowników. Spółka cywilna Y jest mikro-przedsiębiorstwem z racji tego, że zatrudniania 7 osób na umowę o pracę, jej roczne obroty w latach 2008, 2009 i do września 2010 przedstawione zostały w tabeli 3. Spółka rozlicza się z podatku dochodowego na zasadach ogólnych, jest czynnym płatnikiem podatku VAT w stawce 7% i 22%. c. Ocena aktualnej sytuacji przedsiębiorcy usług transportu osób taksówką. W latach 2009-2010, czyli po ogłoszeniu kryzysu gospodarczego na świecie przychody spółki cywilnej świadczącej usługi transportu osób uległy zmniejszeniu (tabela 1). Również, jak zostało to przedstawione na rys. 1 popyt na usługi przedsiębiorcy X w latach 2009-2010 ulegał znacznym wahaniom w poszczególnych latach. 323 TOM III.indd 323 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka Rok przychody koszty dochód dochód z udziału w spółce 36% 2008 780 094 zł 727 568 zł 52 526 zł 18 909 zł 2009 393 586 zł 371 483 zł 22 102 zł 7 957 zł 2010 334 376 zł 321 188 zł 13 189 zł 4 748 zł Tab. 1. Roczne obroty spółki cywilnej X w latach 2008, 2009 i do września 2010. Ryc. 1. Wykres miesięcznych przychodów ze sprzedaży ewidencjonowanej w działalności taksówkowej za okres 2008, 2009 i od stycznia do października 2010 roku. 324 TOM III.indd 324 3/9/12 4:49 AM Analiza wyboru formy opodatkowania… Średnie ilości wykonanych kursów w latach 2008-2010 przedstawiają się następująco: • w r. 2008 było to 2166 kursów, 2166/12 = 181 kursów na mies. • w r. 2009 to 1718 jednostek, 1718/12 = 143 kursy mies. • w okresie styczeń - październik 2010 r. było to 1425 kursów, 1425/10 = 143 kursy mies. Jeśliby przyjąć, że taksówkarz przepracowuje w roku tyle dni, co pracownik na pełnym etacie, to średnio: • w r. 2008 przypadało mu wykonać 9 kursów dziennie (2166/253dni = 8,56) • w r. 2009 było to około 7 kursów dziennie (1718/253 = 6,79), • w okresie styczeń - październik 2010 r. to ok. 7 kursów dziennie (1425/211 = 6,75) Cena za jeden kilometr, ustalana od podstawy według strefy w jakiej kurs ma się odbyć oraz taryfy, czy to jest dzień czy noc lub niedziela i święto, ulega obniżeniu poprzez zastosowanie rabatów i waha się w granicach od 1,80 zł do 3,60 zł. Dodatkowo inne rabaty obowiązują przedsiębiorcę, kiedy obsługuje kontrahentów biznesowych, którzy zawarli odrębne umowy i wynegocjowali niższe ceny z korporacją, w której przedsiębiorca jeździ. Cena za jeden kilometr dla klientów biznesowych może zaczynać się nawet od 1,20 zł. Przedsiębiorca X wykorzystuje w działalności samochód typu VAN na pięć osób i przypadku kiedy wejdzie mu do taksówki pięć klientów ma on przywilej obniżenia wysokości udzielonego rabatu o 10%. Cena za kurs dodatkowo może podrosnąć o koszt opłaty parkingowej lub za przejazd płatną autostradą. Okres rozliczeniowy Roczne przychody netto Ilość kursów w roku Średnia cena za jeden kurs w roku 2008 56140 zł 2166 kursów 25,92 zł 2009 46712 zł 1718 kursów 27,19 zł 2010 41721 zł 1425 kursów 29,28 zł Tab. 2. Średnia cena za 1 przejazd taksówką przedsiębiorcy X. Ryc. 2. Udział sprzedaży fiskalnej i fakturowanej w przychodach netto za lata 2008-2010. 325 TOM III.indd 325 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka d. Analiza kosztów. Przedsiębiorca X ponosi następujące koszty celem uzyskania przychodu lub dla zachowania albo zabezpieczenia źródła tych przychodów (Art. 22 pkt. 1 updof) (patrz Tab. 3). Koszty stałe Koszty zmienne Koszt paliwa Naprawy i części do pojazdu Media za garaż i biuro OC+AC Dzierżawa terminala kart płatniczych Pozostałe wydatki na garaż i biuro Opłaty i odsetki na rach. bankowych Pozostałe wydatki jak parking i opłata A4 Koszt telefonu komórkowego Inne wydatki (napoje, opłaty pocztowe, skarbowe, etc.) Pielęgnacja pojazdu Tab. 3. Opis stałych i zmiennych kosztów u zyskania przychodu przedsiębiorcy taksówki osobowej. Ryc. 3. Średni miesięczny rozkład kosztów taksówkarza w latach 2008-2010. Koszty stałe w latach 2008-2010 to około 62% - 73% ogółu kosztów. W roku 2008 w księdze PiR była ujmowana amortyzacja samochodu na kwotę 18494 zł, a w roku 2009 na kwotę 2862 zł. Amortyzacja jest kosztem „papierowym”, ujmowana dla celów księgowych i nie ma wpływu na rzeczywisty dochód z działalności gospodarczej. Stałym wydatkiem ujmowanym w księdze podatkowej są składki na ubezpieczenie FGŚP (53), które wchodzą tym samym do kosztów uzyskania przychodu. Ubezpieczenia społeczne (51) pomniejszają dochód, a zdrowotne (52) w wysokości 7,75% podstawy wymiaru pomniejszają zaliczek na podatek dochodowy. e. Analiza dochodów podatnika. Przedmiotem opodatkowania jest dochód, czyli różnica między przychodami i kosztami uzyskania przychodu. W celu ustalenia zaliczki na podatek dochodowy przedsiębiorca X łączył dochody uzyskiwane z indywidualnej działalności taksówkarza z dochodami z tytułu działalności w spółce cywilnej Y. W związku z tym, że prowadzi on dwie działalności gospodarcze jest zobowiązany do opłacania podwójnej wartości na ubezpieczenie zdrowotne. Roczne obroty z tytułu działalności indywidualnie prowadzonej w latach 2008-2010 przedstawiają się następująco: 326 TOM III.indd 326 3/9/12 4:49 AM Analiza wyboru formy opodatkowania… • w roku 2008 wyniosły 56140 zł, • w roku 2009 wyniosły 46712 zł, • od stycznia do września roku 2010 wyniosły 41721 zł. W roku 2008 dochody osiągane z działalności w spółce stanowiły 60% wszystkich dochodów w tym okresie. Jak się okaże w latach kolejnych 2009-2010, ta proporcja się odwróci. Dochody z działalności gospodarczej prowadzonej razem z dwoma innymi wspólnikami drastycznie spadną. Wykresy ryc. 4 do 6 przedstawiają rozkład miesięcznych dochodów z obydwu działalności za lata 2008-2010. Ryc. 4. Udział dochodów z działalności taksówkowej i ze spółki cywilnej w sumie dochodów miesięcznych w okresie od stycznia do grudnia 2008 roku. Ryc. 5. Udział dochodów z działalności taksówkowej i ze spółki cywilnej w sumie dochodów miesięcznych w okresie od stycznia do grudnia 2009 roku. 327 TOM III.indd 327 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka Ryc. 6. Udział dochodów z działalności taksówkowej i ze spółki cywilnej w sumie dochodów miesięcznych w okresie od stycznia do września 2010 roku. f. podatek dochodowy od osób fizycznych - na zasadach ogólnych. W 2008 roku dochód przedsiębiorcy wyniósł z działalności taxi 6270 zł, a z działalności w spółce 18 907 zł, co daje razem kwotę 25177 zł dochodu. Podstawę do obliczenia podatku jest dochód narastająco po odliczeniu składek ZUS. Opłacone składki ZUS na ubezpieczenia społeczne (51) 6248 zł zł. Podatek od dochodu na zasadach ogólnych: (25177 zł – 6248 zł) x 19% = 3597 zł. Podatek od dochodu minus ulga 586,85zł wynosi 3010 zł. Podatek od dochodu minus podwójne ubezpieczenie zdrowotne (52) w procencie przysługującym do odliczenia 7,75% podstawy wymiaru 4252 zł, wynosi [- 1242 zł] strata. Przedsiębiorca pomimo, że uzyskał dochód z działalności, to po odliczeniach składek ZUS okazał się ponosić stratę i przez cały rok taka sytuacja powodowała, że nie opłacił żadnych zaliczek na podatek dochodowy. W roku 2009 dochód przedsiębiorcy wyniósł z działalności taxi 14753 zł, a z działalności w spółce 7966 zł, co daje razem kwotę 22719 zł dochodu. Opłacone składki ZUS na ubezpieczenia społeczne (51) wyniosły 6789 zł. Podatek od dochodu na zasadach ogólnych: (22719 zł – 6789 zł) x 18% = 2867,40 zł. Dochód minus ulga 556,02 zł wynosi 2311 zł. Potrącenie podwójnych składek na ubezpieczenie zdrowotne 7,75%, 4451 zł. Dochód minus składki: 2311 zł – 4451 zł = [- 2 140 zł] straty. W związku z powyższym składki 52 likwidowały dochód do opodatkowania przedsiębiorcy. W okresie od stycznia do września 2010 dochód przedsiębiorcy wyniósł z działalności taxi 19638 zł, a z działalności w spółce 4748 zł, co daje razem kwotę 24386 zł dochodu. Opłacone składki ZUS na ubezpieczenia społeczne (51) wyniosły za dziewięć miesięcy 5046,25 zł. Podatek od dochodu na zasadach ogólnych: (24386 zł – 5046 zł) x 18% = 3481 zł. Podatek dochodowy minus ulga 556,02 zł wynosi 2 925 zł. Podatek dochodowy obniżony o podwójne ubezpieczenie zdrowotne (52) 7,75% podstawy wymiaru za dziewięć miesięcy 3616 zł, wynosi [- 691 zł] strata. 328 TOM III.indd 328 3/9/12 4:49 AM Analiza wyboru formy opodatkowania… Składki na ubezpieczenia ZUS pochłaniają przedsiębiorcy dochód do opodatkowania. Przedsiębiorca w związku z czym, nie płaci podatku dochodowego, płaci podatki ZUS. g. Podatek dochodowy od osób fizycznych – na ryczałcie ewidencjonowanym. Do wyliczenia podatku dochodowego metodą ryczałtową, jak już było wspomniane, będą potrzebne dane o osiąganych w poprzednich latach przychodach netto ze sprzedaży. Przedsiębiorca X dochody uzyskane z drugiej działalności spółki cywilnej Y będzie opodatkowywał metodą jaka obowiązuje w tej spółce, a mianowicie na zasadach ogólnych. W roku 2008 przychody zaewidencjonowane na kasie fiskalnej wyniosły 56139 złotych. Składki na ubezpieczenia społeczne (51) wyniosły 6248 zł, miesięcznie 520,67 zł. Składki na ubezpieczenia FGŚP (53) są kosztem, a kosztów na ryczałcie się nie odlicza. Przychody okresu 2008 minus składki daje kwotę 49891 zł. Przychody po odliczeniu razy stopa podatku 8,5% wynosi 4241 zł. Składki na ubezp. zdrowotne (52) w wys. 7,75% wyniosły 2127 zł, miesięcznie 177 zł. Kwota podatku minus składki (52) daje kwotę podatku 2115 zł. Podatek ryczałtowy od przychodów ewidencjonowanych należy jednak obliczać miesięcznie (Art. 21. 1. uzpd). Z tytułu dochodów uzyskiwanych w spółce Y przedsiębiorca będzie miał prowadzone obliczenia podatkowe również miesięcznie, gdzie kwota podatku będzie pomniejszana ulgą podatkową i faktycznie opłacanymi składkami na ubezpieczenie zdrowotne. Przedsiębiorca decydując się w 2008 roku na opodatkowanie swoich indywidualnych dochodów w systemie ryczałtu ewidencjonowanego odprowadził by do Skarbu Państwa w sumie 3350 zł podatku dochodowego z dwóch działalności gospodarczych. W roku 2009 przychody zaewidencjonowane na kasie fiskalnej wyniosły 46712 zł. Składki na ubezpieczenia społeczne (51) wyniosły 6789 zł. Przychody okresu 2008 minus składki daje kwotę 39923 zł. Przychody po odliczeniu razy stopa podatku 8,5% wynosi 3393 zł. Składki na ubezpieczenie zdrowotne (52) 7,75% podstawy wymiaru wynoszą 2225 zł. Kwota podatku minus składki (52) daje kwotę podatku 1168 zł. Z tytułu dochodów uzyskiwanych w spółce Y przedsiębiorca będzie miał prowadzone obliczenia podatkowe również miesięcznie, gdzie kwota podatku będzie pomniejszana ulgą podatkową i faktycznie opłacanymi składkami na ubezpieczenie zdrowotne. Przedsiębiorca decydując się w 2009 roku na opodatkowanie swoich indywidualnych dochodów w systemie ryczałtu ewidencjonowanego odprowadził by do Skarbu Państwa 1168 zł podatku dochodowego. Z drugiej działalności gospodarczej poniósł stratę [-1347zł]. W okresie od stycznia do września 2010 roku przychody zaewidencjonowane na kasie fiskalnej wyniosły 41721 zł. W tym samym okresie składki na ubezpieczenia społeczne (51) wyniosły 5046 zł. Przychody okresu 2008 minus składki daje kwotę 36675 zł Przychody po odliczeniu razy stopa podatku 8,5% wynosi 3117 zł. Składki na ubezpieczenie zdrowotne (52) 7,75% zapłacone w tym okresie wynoszą 1793 zł. Kwota podatku minus składki (52) daje kwotę podatku 1324 zł. h. Podatek dochodowy od osób fizycznych – na karcie podatkowej. Zryczałtowany podatek od dochodu w formie karty podatkowej przysługuje wyłącznie do prowadzenia indywidualnej działalności gospodarczej, np. w zakresie usług transportowych wykonywanych przy użyciu jednego pojazdu (Art. 23. 1. poz. 5 uzpd). W przypadku prowadzenia jeszcze innej pozarolniczej działalności gospodarczej, jak to ma miejsce u przedsiębiorcy X, udziałów w spółce cywilnej, możliwość opodatkowania w formie karty podatkowej jest mu odebrana (Art. 25. 1. poz. 4 uzpd). 329 TOM III.indd 329 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka Wnioski • W związku z przekroczeniem przez przedsiębiorcę w roku 2007 kwoty 39700 złotych, uprawniającej do zwolnienia z podatku VAT, dokonał on wyboru stawki 7 procentowego podatku VAT, zamiast stawki ryczałtowej 3 procent, dokonał on słusznego wyboru, który jest bardziej dla niego korzystny. Natomiast od czasu, gdy w 2010 limit wysokości sprzedaży rocznej, zobowiązującej do opodatkowania przychodów podatkiem VAT, zwiększył się z 50 tysięcy złotych do kwoty 100 tysięcy złotych, dla analizowanej działalności gospodarczej opłacało się skorzystać z podniesienia progu i wyrejestrowania z bycia czynnym płatnikiem podatku VAT. Niestety nie minęły jeszcze w 2010 roku trzy lata od momentu utraty prawa do zwolnienia. Dopiero z początkiem 2011 roku przedsiębiorca może złożyć odpowiedniemu naczelnikowi urzędu skarbowego oświadczenie na formularzu VAT R o wystąpieniu z rejestru czynnych podatników VAT. • Wyniki analizy technicznej działalności gospodarczej przedsiębiorcy X wskazują, iż w sprzedaży usług taksówkowych po roku 2008 utrzymuje się tendencja spadkowa. Cena jednostkowa za kurs rośnie. Jest to spowodowane tym, iż maleje udział sprzedaży fakturowanej dla klientów biznesowych, dla których cena za 1 kilometr jest niższa. Największym kosztem jest zakup paliwa – 50% ogółu kosztów. • Przy opodatkowaniu dochodu metodą na zasadach ogólnych, przedsiębiorca nie opłaca tego podatku, w związku z tym, że podatki w postaci składek na ubezpieczenia ZUS likwidują przedsiębiorcy dochód do opodatkowania. • W przypadku opodatkowania dochodu z działalności prowadzonej indywidualnej, tzn. taksówkowej, rozliczanej metodą ryczałtu ewidencjonowanego, przedsiębiorca X również nie zapłaciłby podatku. Przedsiębiorca X z tytułu prowadzenia drugiej działalności w spółce cywilnej od dochodu nie odlicza po raz drugi składek ZUS, prócz zdrowotnego 7,75%. Podatek od dochodu z tytułu działalności w spółce przedsiębiorca rozliczy zgonie z zasadami opodatkowania w tejże spółce, tzn. na zasadach ogólnych. • W przypadku opodatkowania dochodu z działalności taksówkowej, rozliczanej metodą karty podatkowej, przedsiębiorca również nie płaciłby podatku. Przedsiębiorca X z tytułu prowadzenia drugiej działalności w spółce cywilnej od dochodu nie odlicza po raz drugi składek ZUS, prócz zdrowotnego 7,75%. Podatek od dochodu z tytułu działalności w spółce przedsiębiorca rozliczy zgonie z zasadami opodatkowania w tejże spółce, tzn. na zasadach ogólnych. Podsumowanie Ważne jest, aby wybór opodatkowania był optymalnie dopasowany dla charakterystyki prowadzenia działalności gospodarczej przez daną osobę. „Podatek powinien jak najmniej szkodzić gospodarce, nie powinien wyczerpywać zdolności podatkowej, powinien być dogodny i tani”20. Przytoczone tu słowa przedwojennego ekonomisty są zgodne z oczekiwaniami drobnych przedsiębiorców. „Koncesjonowanie gospodarki, obwarowywanie jej pozwoleniami pozbawione jest sensu i podstaw, bo o wszystkim powinny decydować wolny rynek i konsument, który decyduje się na wybraną usługę” – uważa Jeremi Mordasewicz, doradca zarządu Polskiej Konfederacji Pracodawców Prywatnych „Lewiatan”. Jednak 20 Rybczyński R., Nauka Skarbowości, Warszawa 1935 330 TOM III.indd 330 3/9/12 4:49 AM Analiza wyboru formy opodatkowania… rozumowanie, że koncesje służą zamknięciu danego profilu działalności gospodarczych dla utrzymania sztucznie dochodu dla każdego z tych upoważnionych, jest niepełne. Licencja bowiem może być narzędziem, które pozwala zadbać o jakość usług, na przykład usług taksówkowych, w tym sensie, że gdy posiada wartość, bo jest droga i trudno ją zdobyć, to dlatego wybór o jej staranie się będzie wynikał częściej z chęci dobrego wykonywania tej pracy, a nie tylko chęci łatwego zarobku. Obrót miesięczny taksówkarza to średnio 4378 zł. Gdy od tego odliczy się składki ZUS 800 zł, koszt paliwa średnio 1500 złotych, wydatki na samochód średnio 420 zł, polisa 89 zł, odsetki od kredytu 185 zł, wydatki na garaż i biuro 165 zł oraz pozostałe koszty średnio 300 zł, to okazuje się, że taksówkarzowi zostaje w kieszeni około jeden tysiąc zł, czyli kwota równa minimalnemu wynagrodzeniu. Na podstawie analiz przeprowadzonych w pracy można stwierdzić, iż optymalnym rozwiązaniem dla przedsiębiorcy X byłoby opodatkowanie metodą ryczałtu ewidencjonowanego ze względu na prowadzenie przez niego drugiej działalności w spółce cywilnej, która rozlicza się z podatku dochodowego na zasadach ogólnych. Metoda ryczałtu ewidencjonowanego jest dla przedsiębiorcy X korzystniejsza dlatego, że nie zmienia ona wysokości zaliczek na podatek dochodowy od dla przedsiębiorcy, kiedy do roku 2008 przede wszystkim „świadczył usługi na rzecz podmiotów gospodarczych, będących podatnikami VAT i prowadzących działalność opodatkowaną, a w mniejszym stopniu na rzecz ostatecznych konsumentów, którym w żadnym razie nie przysługuje prawo do odliczenia podatku naliczonego i którzy ponoszą ostateczny koszt tego podatku”21. Jednakże, z tytułu opłacania w okresie 2008-2010 podatku od wartości dodanej, przedsiębiorca był zobowiązany do prowadzenia księgi przychodów i rozchodów i odpowiednich rejestrów VAT, pomimo że mógł odliczać podatek VAT od części faktur zakupu (bez możliwości do odliczenia podatku VAT od zakupu paliw silnikowych benzynowych, oleju napędowego, gazu do napędu samochodów osobowych o dopuszczalnej ładowności do 500 kg, art. 25 poz.3a Ustawy o podatku od towarów i usług oraz o podatku akcyzowym z dn. 8 stycznia 1993 r.). 21 http://www.e-podatnik.pl/artykul/doradca_podatnika/2439/Opodatkowanie_uslug_taksowkowych.html 331 TOM III.indd 331 3/9/12 4:49 AM Anna Walecka Literatura Marlowe J., Licencje taksówkarskie – propozycja rozwiązania systemowego, 2007 Rybczyński R., Nauka Skarbowości, Warszawa 1935 Polska Klasyfikacja Wyrobów i Usług (PKWiU) z 2004 r. Polska Klasyfikacja Wyrobów i Usług (PKWiU) z 2007 r. Dz. U. z 2003 r. Nr 32, poz. 262 z późn. zm. Dz. U. z 2000 r. Nr 50, poz. 601 z późn. zm. Dz. U. z 2004 r. Nr 204, poz. 2088 Dz. U. z 2004 r. Nr 159, poz. 1664 DZ. U. zm. z 2003 r. Nr 152, poz. 1481 http://pl.wikipedia.org/wiki/Taksowka www.taxisolidarnosc.pl/?p=2851 http://marlowe.bblog.pl/wpis,licencje;taksowkarskie;-;propozycja;rozwiazania;systemowe go,4693.html www.tygodnikregionalny.pl/index.php?pid=13&first=1914&pg=30 www.e-podatnik.pl/artykul/doradca_podatnika/2439/Opodatkowanie_uslug_taksowkowych. html 332 TOM III.indd 332 3/9/12 4:49 AM I. Leśnictwo SPIS TREŚCI Jarosław Bielan, Dorota Haliniak Dynamika odłowu kornika drukarza (Ips typographus L.) do pułapek feromonowych w górskich drzewostanach świerkowych na przykładzie Nadleśnictwa Jeleśnia Blanka Ćwieluch, Katarzyna Trętowska Ocena liczebności dzikich kopytnych na Wysoczyźnie Elbląskiej 65 Łukasz Pogoński Czynniki wpływające na występowanie kornika drukarza Ips typographus (L.) i rytownika pospolitego Pityogenes chalcographus (L.) na wywrotach świerkowych w Górach Bardzkich i Złotych TOM III.indd 333 57 Katarzyna Niedziołek, Kinga Wierzbicka, Marta Wojciuch-Płoskonka SKŁAD GATUNKOWY I LICZEBNOŚĆ PTAKÓW W EKOTONIE LEŚNO–POLNYM PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ 51 Katarzyna Masternak, Jarosław Struczak Inwentaryzacja oraz program ochrony wybranych pochodzeń świerka pospolitego (Picea abies L. Karst) objętych doświadczeniem IPTNS-IUFRO 1964/68 w Krynicy 45 Katarzyna Masternak, Anna Mścichowska Porównanie indeksu metafazowego u świerka pospolitego (Picea abies (L.)Kart) po zastosowaniu kolchicyny i 8-hydroksychinoliny 39 Agnieszka Mandziuk Walory przyrodnicze i kulturowe lasów jako element produktu sylwaturystycznego 33 Ewelina Kozak UWAGI DO BIOLOGII LIGNYODES BISCHOFFI [Blatchley 1916] (COLEOPTERA, CURCULIONIDAE) 25 Katarzyna Kopeć, Monika Pigulak-Kuś, Jan Sikora Analiza inwentaryzacji i pozyskania populacji jelenia europejskiego w Lasach Gliwicko-Raciborskich 19 Alicja Kocioła, Monika Juda PROCESY ODNOWIENIOWE W DRZEWOSTANACH BUKOWYCH UROCZYSKA GRELE W ROZTOCZAŃSKIM PARKU NARODOWYM 13 Marcin Klisz GENETYCZNE UWARUNKOWANIA RELACJI WYMIARÓW CEWEK MODRZEWIA EUROPEJSKIEGO 7 71 3/9/12 4:49 AM Anna Przystupińska PREFERENCJE SIEDLISKOWE BOBRÓW W BORACH DOLNOŚLĄSKICH Paulina Sygulska, Alicja Słupska ZRÓŻNICOWANIE SEKTORA LEŚNEGO W POLSCE NA TLE KRAJÓW OŚCIENNYCH 77 83 Rafał Ważny MIKORYZY SAMOSIEWU JODŁY POSPOLITEJ (ABIES ALBA MILL.) W WYBRANYCH DRZEWOSTANACH LEŚNEGO ZAKŁADU DOŚWIADCZALNEGO W KRYNICY 89 II. Biologia i biotechnologia Marzena Albrycht, Jacek Maślanka, Maciej Ziobrowski Ocena zagęszczenia populacji bażantów na Płaskowyżu Proszowickim i Nizinie Nadwiślańskiej Ewa Aplas, Andrzej Jurkowski, Andrzej Latusek, Olga Swornowska PODOBIEŃSTWO GENETYCZNE LINII WSOBNYCH ŻYTA OZIMEGO OCENIANE NA PODSTAWIE CECH MORFOLOGICZNYCH I MARKERÓW ISSR 125 Anna Gał, Anna Kuczkowska-Kuźniar, Magdalena Chrobaczyńska, Magdalena Czajkowska ZAWARTOŚĆ RTĘCI W MUSZLACH SERCÓWKI POSPOLITEJ (CERASTODERMA GLAUCUM) ORAZ MAŁGWI PIASKOŁAZA (MYA ARENARIA) POCHODZĄCYCH Z MORZA BAŁTYCKIEGO 119 Małgorzata Borek, Renata Bączek Kwinta WYKORZYSTANIE POMIARÓW FLUORESCENCJI DO OCENY SPRAWNOŚCI APARATU FOTOSYNTETYCZNEGO ROZSADY KAPUSTY BIAŁEJ GŁOWIASTEJ PODCZAS AKLIMATYZACJI ROŚLIN DO WARUNKÓW SZKLARNIOWYCH 111 Andrzej Banek GRZYBY pleśniowe zasiedlające liście Roślin PASTEWNYCH przeznaczonych do zakiszania 105 Janusz Augustynowicz, Stefan Pietkiewicz, Mohamed Hazem Kalaji, Barbara Podlaska, Stefan Russel Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wydajność aparatu fotosyntetycznego Sida hermaphrodita (L.) Rusby mierzonego za pomocą wybranych parametrów fluorescencji chlorofilu a 99 131 Andrzej Jurkowski, Ewa Aplas, Andrzej Latusek, Barbara Pawlik ANALIZA PODOBIEŃSTWA GENETYCZNEGO LINII WSOBNYCH ŻYTA OZIMEGO PRZY UŻYCIU MARKERÓW RAPD 137 TOM III.indd 334 3/9/12 4:49 AM Agata Kapturowska, Izabela Stolarzewicz, Jolanta Krzyczkowska, Ewa Białecka-Florjańczyk WPŁYW SONIFIKACJI NA AKTYWNOŚĆ LIPOLITYCZNYCH DROŻDŻY YARROWIA LIPOLYTICA Zmienność stopnia ploidalności pędów buraka cukrowego w kulturze in vitro Anna Kuczkowska-Kuźniar, Anna Gał, Aldona Ciągło, Magdalena Czajkowska ZAWARTOŚĆ Zn, Cu, Fe i Mg W MIODZIE ORAZ PROPOLISIE POCHODZĄCYCH Z WYBRANYCH PASIEK NA TERENIE POLSKI 187 195 Katarzyna Suprewicz, Iwona Kozikowska, Anna Kuczkowska-Kuźniar ZAWARTOŚĆ KADMU I OŁOWIU W ŁOŻYSKU I BŁONIE PŁODOWEJ KOBIET 181 Krzysztof Stawujak ANALIZA PORÓWNAWCZA LICZBY KOPII I LOKALIZACJI TRANSPOZONÓW MTPH-M1 I POKREWNYCH W GENOMACH RÓŻNYCH EKOTYPÓW MEDICAGO TRUNCATULA GAERTN 175 Rafał Ogórek ANALIZA MIKOLOGICZNA POWIETRZA WYBRANYCH POMIESZCZEŃ UŻYTKU PUBLICZNEGO 169 Anna Mścichowska, Alicja Macko-Podgórni, Ewa Grzebelus, Dariusz Grzebelus Lokalizacja przycentromerowej sondy BAC na chromosomach marchwi (Daucus carota L.) przy wykorzystaniu fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ 161 Krzysztof Kucharczyk The effect of differential aeration on the wort fermentation process in an industrial environment 155 Iwona Kozikowska, Katarzyna Suprewicz, Anna Kuczkowska-Kuźniar Zawartość ołowiu i kadmu we krwi pępowinowej, włosach noworodków i łożyskach kobiet 149 Dorota Kowalewska The microbiological quality of cheeses made of raw and pasteurized milk 143 Magdalena Klimek-Chodacka, Rafał Barański 201 Katarzyna Wolny OCENA PORAŻENIA ZBÓŻ UPRAWIANYCH W WOJEWÓDZTWIE MAŁOPOLSKIM PRZEZ GRZYBY 207 Gabriela Zięć, Halina Gambuś ZAWARTOŚĆ AKRYLOAMIDU I JAKOŚĆ CHLEBA PSZENNEGO W ZALEŻNOŚCI OD UDZIAŁU MĄKI OWSIANEJ TOM III.indd 335 211 3/9/12 4:49 AM III. Zootechnika i weterynaria Michał Dudek, Andrzej Rabsztyn OCENA JAJ KUR RASY BARRED PLYMOUTH ROCK W DWÓCH OKRESACH NIEŚNOŚCI J. Flaga, A. Rorat, P. Górka, Z.M. Kowalski, R. Zabielski WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ NAD WPŁYWEM WIEKU I RODZAJU PASZY PŁYNNEJ NA EKSPRESJĘ mRNA RECEPTORÓW INSULINY W DWUNASTNICY CIELĄT 227 A. Szałata, A. Karpowicz, J.B. Pyś Wpływ dodatku absorbentów soku oraz bakterii mlekowych i enzymów na skład chemiczny i stabilność tlenową kiszonek z młóta browarnianego 223 231 Barteczko A., Kowalski Z.M. Ocena możliwości wykorzystania profilu metabolicznego do przewidywania zaburzeń zdrowotnych u krów w okresie okołoporodowym 237 IV. Ekonomia, Agroekonomia i Agroturystyka Aldona Borowska, dr inż. Krystyna Rejman SPEŁNIENIE OCZEKIWAŃ KONSUMENTÓW WOBEC OFERTY PIECZYWA SZANSĄ DLA BRANŻY PIEKARSKIEJ Natalia Brzezina Baza przechowalnicza wybranych ziemiopłodów w gminie Ciasna – stan obecny i perspektywy rozwoju 257 Elżbieta Kornalska SYSTEMY MOTYWOWANIA PRACOWNIKÓW W ORGANIZACJI 251 Tadeusz Konrad Grabowski Perspektywy rozwoju budownictwa mieszkaniowego w Polsce w świetle przyjęcia przez Sejm RP programu wsparcia dla tego sektora do 2020 roku 245 267 Katarzyna Łyduch Próba identyfikacji czynników determinujących wynik finansowy przedsiębiorstw działających w otoczeniu Operatorów Systemów Dystrybucyjnych 273 TOM III.indd 336 3/9/12 4:49 AM Elżbieta Pierzchała WSPIERANIE INWESTYCJI W GOSPODARSTWACH ROLNYCHWOJEWÓDZTWA MAŁOPOLSKIEGO W LATACH 2004-2006 Z FUNDUSZY UNII EUROPEJSKIEJ 279 Agnieszka Prusak, Sylwester Tabor Ocena kondycji finansowej Grupy Kapitałowej Żywiec S.A. 285 PODATKI LOKALNE JAKO ŹRÓDŁO FINANSOWANIA DZIAŁALNOŚCI GMIN W POLSCE 291 Łukasz Satoła Marta Sowula, Renata Matysik-Pejas Percepcja programów lojalnościowych wśród ich uczestników Dagmara Stangierska RYNEK USŁUG GASTRONOMICZNYCH W POLSCE W LATACH 2005-2009 - ŹRÓDŁA PRZEWAGI KONKURENCYJNEJ Anna Walecka ANALIZA WYBORU FORMY OPODATKOWANIA NA PRZYKŁADZIE PRZEDSIĘBIORCY ŚWIADCZĄCEGO USŁUGI TAKSÓWKOWE TOM III.indd 337 307 Monika Szafrańska Czynniki determinujące poziom wiedzy i umiejętności finansowych młodzieży z obszarów wiejskich 299 313 319 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 338 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 339 3/9/12 4:49 AM TOM III.indd 340 3/9/12 4:49 AM