Wyróżniona praca w formacie pdf

STRESZCZENIE
Badania nad zmiennością liści buka pospolitego – Fagus sylvatica L. zostały
przeprowadzone latem 2008 roku na terenie gminy Borzytuchom. Do pomiarów pobierano
po 30 liści z 18 prób. Analizie poddano następujące cechy: długość blaszki, długość ogonka,
szerokość blaszki, kąt podstawy blaszki, stosunek długości blaszki do jej szerokości. Próby
porównano stosując metodę Jentys-Szaferowej oraz jedną z form analizy skupień
(grupowanie obiektów wielowymiarowych metodą najbliższego sąsiedztwa). Ustalono
zakresy zmienności dla poszczególnych cech. Wykazano, że cechą najmniej zmienną,
najlepszą do diagnozy statystycznej, jest cecha 5 (V%= 7,97), najbardziej zmienną – cecha 2
(V%= 25,04). Światło może mieć wpływ na wielkość blaszki liściowej – największą blaszkę
i najdłuższy ogonek posiada próba 8 – samotny buk rosnący na wzniesieniu. Największe
liście posiadają zwykle próby rosnące na glebach klasy III, najmniejsze – próby rosnące na
glebach klasy V. Nie stwierdzono wyraźnej zależności między typem siedliskowym lasu a
wielkością liścia.
WSTĘP
Fagus sylvatica jest gatunkiem klimatu atlantyckiego. Jego zasięg na terenie naszego
kraju osiąga swoją północno-wschodnią granicę. Charakteryzuje go występowanie dwóch
dużych ośrodków: pomorskiego i górskiego [2]. Buk pospolity wymaga gleb żyznych,
świeżych, gliniastych lub gliniastokamienistych, próchniczych, zasobnych w wapń. Ważnym
czynnikiem decydującym o jego wzroście jest wysoka wilgotność powietrza i gleby. Jest
drzewem cienioznośnym, wrażliwym na uszkodzenia mechaniczne. Źle znosi letnie susze,
silne mrozy i przymrozki [7]. Dorasta do 40m wysokości. Liście buka są jajowate lub
eliptyczne, długości 5-10cm, błyszczące, jaśniejsze na spodzie, całobrzegie. Kwitnie w
kwietniu i maju. Kwiaty są rozdzielnopłciowe, niepozorne. Owoce to jadalne orzeszki,
zwykle umieszczone w okrywach po dwa [3]. Powszechnie uprawiany jest w lasach, stanowi
także ważny element zadrzewień przydrożnych [5].
Zmienność drzew i krzewów badało wielu autorów, najnowsze prace zebrane zostały
przez Staszkiewicza [13]. Liście buków także były przedmiotem opracowań biometrycznych
(Czeczottowej [4], Mądalskiego [10], Matuszkiewicza [9], Podgórskiej [11], Rzeźnika [12]),
jednakże dotyczyły one innej, niż podjęta w tej pracy, problematyki.
Celem badań było: określenie skali zmienności badanych cech, wykazanie
podobieństw i różnic między badanymi próbami, wytypowanie cech o najmniejszej
zmienności, najlepszych do diagnozy systematycznej.
MATERIAŁ I METODY
Materiał do badań nad zmiennością liści Fagus sylvatica pochodził z terenu gminy
Borzytuchom (województwo pomorskie). Materiał zebrano z 18 stanowisk (1 stanowisko –1
drzewo), z każdego losowo po 30 liści. Zmierzono następujące cechy: 1- długość blaszki, 2długość ogonka, 3- szerokość blaszki, 4- kąt podstawy blaszki. Ponadto obliczono stosunek
długości blaszki do jej szerokości (cecha 5). Sposób pomiaru cech przedstawia ryc. 1.
Pomiarów dokonano na materiale świeżym za pomocą linijki i kątomierza. Badane próby
pochodziły z następujących oddziałów leśnych (podano numer oddziału, typ siedliskowy
lasu, klasę gleby i datę zbioru; lokalizacja – na ryc.1).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
216c, las mieszany, V- 18.08.08
215a, las mieszany, IV- 11.08.08
214b, las mieszany, III- 11.08.08
217h, las mieszany, V- 21.09.08
210b, las mieszany, IV- 12.08.08
214j, mieszany, IV- 21.09.08
210i, młodnik bukowy, IV- 12.08.08
212f, pojedynczy, IV- 03.08.08
214i, młodnik bukowy, III- 21.09.08
Ryc.1 Lokalizacja stanowisk. Skala 1:30000.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
255c, buczyna, IV- 06.08.08
255g, buczyna, V- 07.09.08
255c, grąd, IV- 06.08.08
255g, buczyna, IV- 07.09.08
253h, las mieszany, IV- 21.09.08
254i, młodnik bukowy, V- 07.09.08
251g, las mieszany, IV- 21.09.08
314, las mieszany, III- 16.08.08
321,buczyna,III-16.08.08
Ryc.2 Sposób pomiaru cech 1-4.
Zasuszony materiał przechowywany jest w kopertach, opisanych w/w informacjami. Dla
każdej analizowanej cechy wszystkich badanych prób obliczono: średnią arytmetyczną - X,
odchylenie standardowe - s, współczynnik zmienności - V% oraz podano wartości
najmniejsze – min i największe – max (tab.1 – zał.). Do interpretacji współczynników
zmienności posłużono się skalą Boguckiego [1] (tab.2).
Tab. 2 Skala zmienności wg Boguckiego [1]:
mała
umiarkowana
znaczna
duża
bardzo duża
Zmienność
do 5%
6-10%
11-20%
21-50%
powyżej 50%
V%
Do porównania prób zastosowano metodę Jentys-Szaferowej (1949-51) [8].
Analizowane próby porównano z jednostką porównawczą (tzw. próba ogólna), która jest
średnią arytmetyczną analizowanych cech wszystkich badanych prób. Zastosowano również
metodę najbliższego sąsiedztwa, która jest wielozmienną analizą cech. Metoda ta polega na
stopniowym łączeniu jednostek systematycznych. Takie połączone jednostki (zaczynając od
2 najbardziej podobnych) traktuje się jako grupę. Obrazem graficznym tej metody jest
dendrogram- drzewkowato rozgałęziony graficzny schemat, ilustrujący stosunki panujące
między obiektami, ujęte wg przyjętego kryterium [14]. Do analizy statystycznej użyto
programów komputerowych Excel 1998 i Statistica Stat Saft, Inc. 1997.
WYNIKI
Na podstawie uzyskanych pomiarów (tab.1- zał.) ustalono zakresy zmienności dla
poszczególnych cech. Analiza linii wielkości i kształtu (ryc.5) pozwoliła stwierdzić, jakiemu
podlegają zróżnicowaniu:
Cecha 1- długość blaszki osiąga wartości od 6,1 do 13,1 cm. W próbach 1,4,11,15,16
wartości tej cechy są niższe od jednostki porównawczej, dla prób: 2,5,6,7,9,12,13,14oscylują wokół niej. Próby: 3,8,10,17,18 odchylają się w stronę wartości wyższych.
Współczynniki zmienności wynoszą od 6,63% do 12,62% (przedział zmienności
umiarkowanej do znacznej). Średni współczynnik zmienności- 13,03%.
Cecha 2- długość ogonka waha się od 0,3 do 1,8 cm. W próbach: 4,7,11,15,16 wartości
są znacznie niższe od średniej (jednostki porównawczej). Przebieg linii wielkości dla
prób: 1,3,5,10,13,14 niemal pokrywa się z jedn. porównawczą. Większość prób osiąga
wartości znacznie wyższe od próby ogólnej: 2,6,8,9,12,17,18. Współczynniki zmienności
wynoszą od 13,12% do 23,22% (przedział zmienności znacznej do dużej). Średni
współczynnik zmienności- 25,04%.
Cecha 3- szerokość blaszki wynosi od 3,3 do 8,6 cm. W próbach: 2,7,11,12,15,16
wartości tej cechy są niższe, a w próbach: 1,4,5,9,13,14- równe średniej. Wartości wyższe
posiadają próby: 3,6,8,10,17,18. Współczynniki zmienności osiągają wartości od 7,66%
do 15,60 (przedziału zmienności umiarkowanej do znacznej). Średni współczynnik
zmienności- 13,40%.
Cecha 4- kąt podstawy blaszki przyjmuje wartości od 30,0 do 92,0o. Dla prób:
2,3,5,8,13,14,17,18 wartości tej cechy są niższe od średniej, a dla prób: 4,6,10,12,16wyższe. Próby: 1,7,9,11,15 oscylują wokół jedn. porównawczej. Współczynniki
zmienności wynoszą od 6,94% do 21,35% (przedział zmienności umiarkowanej do
dużej). Średni współczynnik zmienności tej cechy wynosi 10,90%.
Cecha 5- stosunek długości blaszki do jej szerokości waha się od 1,29 do 2,12. W
próbach: 1,4,11 wartości są niższe od średniej, w próbach:7,10,12,15- nieznacznie
wyższe. Pozostałe próby przyjmują wartości niewiele odbiegające od średniej.
Współczynniki zmienności wynoszą od 4,33% do 9,95% (przedział zmienności małej do
umiarkowanej). Średni współczynnik zmienności dla tej cechy wynosi 7,97%.
Ryc.3 Dendrogram ilustrujący wzajemne podobieństwo prób.
0
2
4
Odległość wiąz.
6
1 2 6 5 7 3 9 18 12 14 4 8 10 17 11 13 16 15
30
V% 25
20
8
15
10
10
12
Ryc.4 Średnie współczynniki zmienności.
5
14
16
18
0
1
2
3
cecha
4
5
Ryc.5 Linie wielkości i kształtu dla prób 1-18 (linia prosta- próba ogólna).
DYSKUSJA
Dane dostępne w literaturze na temat wielkości liści F. sylvatica [2,3,4,5] i ich kształtu
[4] mogą stanowić źródło porównania dla danych z badań własnych przeprowadzonych na
terenie gminy Borzytuchom. Zestawione zakresy tych danych przedstawia tab.3.
Tab.3 Zestawienie danych literaturowych na temat zakresu cech liści F.sylvatica i danych z badań własnych.
Numery
cech
Dane literaturowe
Badania
własne
Boratyński
A. 1990
Bugała W.
1979
Czeczottowa H.
1933
Dolatowski J.
2003
1 (mm)
40-100
40-100
45-110
50-100
61-131
2 (mm)
5-15
do 10
2-20
-
3-18
3 (mm)
30-60
25-60
30-70
-
33-86
4 (O)
-
-
-
-
30,0-92,0
5
-
-
1,1-2,05
-
1,29-2,12
Z porównania danych wynika, że zakresy wielkości dla: cechy 1 (długości blaszki),
cechy 3 (szerokości blaszki), cechy 5 (stosunku długości do szerokości blaszki), zostały
poszerzone w stosunku do danych literaturowych. Cecha 2 (długość ogonka) mieści się w
zakresie wielkości pochodzących z literatury. Po raz pierwszy podano zakresy wielkości
kąta podstawy blaszki (cecha 4).
Według Czeczottowej [4] cechą najbardziej zmienną jest cecha wielkości – długość
ogonka, a cechą najmniej zmienną jest cecha kształtu – stosunek długości blaszki do jej
szerokości (ryc.4, tab.4). Wyniki otrzymane z badań przeprowadzonych na terenie gminy
Borzytuchom są porównywalne z wynikami otrzymanymi przez Czeczottową, której badania
obejmowały jednak znacznie większy obszar [4].
Tab.4 Porównanie współczynników zmienności cech 1-5 liści F. sylvatica.
Wartości współczynników zmienności dla cech 1-5
1
2
3
4
5
Czeczottowa (1933)
17,96%
32,96%
16,88%
9,93%
Badania własne
13,03%
25,04%
13,40%
10,90%
7,97%
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że cechą najmniej zmienną, a więc
najprzydatniejszą w diagnozie systematycznej, jest cecha 5 – stosunek długości blaszki do jej
szerokości (V%= 7,97). Cechą najbardziej zmienną jest cecha 2- długość ogonka
(V%=25,04). Przedziały wielkości współczynników zmienności również są porównywalne.
Wartość współczynnika zmienności cechy 1 (długości blaszki) osiąga wartość z przedziału
zmienności znacznej, cechy 2 (długości ogonka) z przedziału zmienności dużej, cechy 3
(szerokości blaszki) z przedziału zmienności znacznej, cechy 5 (stosunku długości blaszki do
jej szerokości) z przedziału zmienności umiarkowanej.
Trudno jest jednoznacznie wskazać czynnik, który mógł wpłynąć na zróżnicowanie
badanych organów wegetatywnych. Rozważano, czy na zróżnicowanie ma wpływ wiek
drzew, typ siedliskowy lasu, naświetlenie, klasa gleby.
Analizując dendrogram [ryc.3] pod kątem siedlisk stwierdzono, że grupy
wyodrębnione pod względem najwyższego podobieństwa nie połączyły się w oparciu o
określony typ siedliska. Próby pochodzące z młodników (7,9,15) zajmują w dendrogramie
odrębne położenie. Próba 9 tworzy wraz z próbą 18 (buczyna) i nawiązującymi próbami 12
(grąd) i 14 (las mieszany) jedną grupę. Drugą grupę tworzą próby: 2 (las mieszany), 5 (las
mieszany), 6 (las mieszany) i 7 (młodnik). Próby najbardziej odrębne to: 16 (las mieszany) i
15 (młodnik).
Można przypuszczać, że klasa gleby ma wpływ na wielkość blaszki liściowej. Próby 9
i 18, wykazujące największe podobieństwo, położone są na glebie klasy III, natomiast próby:
2,5,6 i 7 – na glebie klasy IV. Jednak próby 12 i 14, nawiązujące do prób 9 i 18 są położone
na glebie klasy IV. Pozostałe próby, położone na różnych glebach, nie tworzą w oparciu o
klasy gleby żadnych wyraźnych grup (ryc.3). Analiza tab.1 (zał.) wykazała, że liście drzew
rosnących na III i IV klasie gleby (próby: 3,8,9,10,17,18) zwykle cechują się wysokimi
wartościami cech 1-3 w stosunku do stanowisk położonych na glebie klasy V (próby:
1,4,11,15). Utrudnia to ocenę istnienia związku między żyznością gleby a wielkością liści.
Nasłonecznienie może być czynnikiem wpływającym na wielkość liści, co
potwierdzają dane literaturowe [6]. Największą i najszerszą blaszkę oraz stosunkowo długi
ogonek posiadają liście próby 8 (ryc. 5, tab.1- zał.). Stanowisko 8 – samotny buk – położone
jest na wzniesieniu (najwyższy punkt w gminie), na stoku południowym, dobrze
naświetlonym, co może mieć wpływ na tak wysokie wartości cech 1-3 w tej próbie.
PIŚMIENNICTWO
1. Bogucki Z. (1979): Elementy statystyki dla biologów: statystyka opisowa. (Poznań)
2. Boratyńska K. i Boratyński A. (1990): Systematyka i geograficzne rozmieszczenie Fagus sylvatica L. W:
Białobok S. (red.) Nasze drzewa leśne. Monografia popularnonaukowa. Buk zwyczajny. Tom 10: 27- 73 (PWN,
Warszawa)
3. Bugała W. (1979): Drzewa i krzewy dla terenów zieleni. (Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne,
Warszawa)
4. Czeczottowa H. (1933): Studium nad zmiennością liści buków Fagus orientalis, Fagus sylvatica i form
pośrednich. W: cz.1 Roczniki Dendrologiczne, 5.
5. Dolatowski J. i Seneta W. (2003): Dendrologia. (PWN, Warszawa)
6. Dzwonko Z. (1990): Ekologia. W: Białobok S. (red.) Nasze drzewa leśne. Monografia popularnonaukowa. Buk
zwyczajny. Tom 10. (PWN, Warszawa)
7. Jaworski A. (1995): Charakterystyka hodowlana drzew leśnych. (Gutenberg, Kraków)
8. Jentys – Szaferowa J. (1948-51): Graficzna metoda porównywania kształtów roślinnych. Kosmos. Seria A. Tom
LXVI, (Wrocław)
9. Matuszkiewicz W. (1949): Uwagi o zmienności liści buka (Fagus sylvatica) w Sudetach. Annales: UMCS, Sectio
E 4, 10.
10. Mądalski J. (1947): Z badań nad Fagus sylvatica L. i Fagus moesiaca (Maly, Domin), Czeczott. W: Acta
Societates Botanicorum Poloniae. Vol. XVIII- Nr 2.
11. Podgórska J.(1955): Materiały do studium nad geograficzną zmiennością liści buka w Polsce. W: Acta Societates
Botanicorum Poloniae. Vol. XXVI- Nr1.
12. Rzeźnik Z. (1976): Badania buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) polskich proweniencji. Roczniki AR Poznań.
Rozprawa Naukowa 72
13. Staszkiewicz (red.) J. (1997): Zmienność wybranych gatunków drzew i krzewów. Fragmenta Floristica et
Geobotanica. Series Polonica, Supplementum 2. Instytut Botaniki im. W. Szafera, (PAN, Kraków)
14. Szweykowska A. i Szweykowski J., 1993: Botanika. Tom 2- Systematyka. (PWN, Warszawa)