Streszczenie pracy doktorskiej p.t. „Kształtowanie się zgrupowań

Streszczenie pracy doktorskiej
p.t. „Kształtowanie się zgrupowań roztoczy glebowych (Acari) w różnowiekowych
drzewostanach dębu czerwonego (Quercus rubra) i szypułkowego (Quercus robur)”
Obce gatunki inwazyjne są obecnie uważane za jedno z podstawowych zagrożeń
dla różnorodności biologicznej na Ziemi. Prace starające się rozwikłać zagadkę sukcesu
roślin inwazyjnych, w pierwszej kolejności poszukiwały mechanizmu lub cechy, która
byłaby odpowiedzialna za rozwój inwazyjności, wspólnej dla nich wszystkich. Dość
szybko okazało się, że takie podejście jest zbytnim uproszczeniem. Obecnie zwrócono
się ku badaniom lokalnym, poszukując odpowiedzi w obszarze interakcji: obce roślina
versus lokalny ekosystem. Już wcześniej, jednak w niewielu pracach, zwrócono uwagę
na istotną różnice w rozwoju inwazyjności pomiędzy roślinami zielnymi a
drzewiastymi, wynikającą przede wszystkim z długości życia. Dąb czerwony (Quercus
rubra) jest rośliną drzewiastą sprowadzoną do Europy z Ameryki Północnej ze względu
na swój dekoracyjny charakter (czerwone liście jesienią) oraz dużą wytrzymałość na
mróz i zanieczyszczenia. Stąd też szybko znalazł zastosowanie w rekultywacji terenów
poprzemysłowych. Wprowadzono go również do lasów gospodarczych jako roślinę
wzbogacająca różnorodność biologiczną. Tymczasem, jak do tej pory wykazano, jego
obecność w Europie wiąże się z ujednolicaniem siedliska do którego został
wprowadzony oraz eksploatowaniem gleby na której został nasadzony.
Badania przeprowadzone w mojej pracy miały na celu przetestowanie wpływu
dębu czerwonego, w warunkach ubogich gleb lasów gospodarczych, na zgrupowania
roztoczy glebowych. W celu uwzględnienia czynnika czasu, analizowano drzewostany
w dwóch kategoriach wiekowych. Wpływ dębu czerwonego na rodzimą mezofaunę
glebową porównano z wpływem dębu rodzimego, szypułkowego, nasadzonego w tych
samych warunkach siedliskowych.
Założono następujące efekty obecności dębu czerwonego: (1) zmniejszenie
zagęszczeń roztoczy glebowych (Acari) oraz (2) zubożenie bogactwa i różnorodności
gatunkowej najliczniejszej ich grupy, czyli mechowców (Oribatida) pod dębem obcym
w porównaniu do rodzimego, (3) wyższe zagęszczenia gatunków mechowców o
szerokich
niszach
ekologicznych
w
drzewostanach
z
dębem
obcym,
a
wyspecjalizowanych w drzewostanach z rodzimym, (4) stwarzanie przez dąb czerwony
niekorzystnych warunków siedliskowych dla rozwoju stabilnych zgrupowań roztoczy
glebowych oraz (5) niekorzystne zmiany w zgrupowaniach roztoczy są większe w
starszych drzewostanach dębu czerwonego.
Teren województwa śląskiego był i jest szczególnie narażony na emisje
przemysłowe, obejmuje również duże obszary poddane rekultywacji w kierunku
leśnym, gdzie nie zabrakło też nasadzeń dębu czerwonego. Dla realizacji celu
postawionego w tej pracy, powierzchnie badawcze wytypowano na obszarze w
promieniu 50 km od Katowic. Dla przetestowania wpływu samego gatunku dębu, jak i
czasu jego obecności na badanym terenie oraz ewentualnej interakcji tych dwóch
czynników zastosowano układ badawczy składający się z 12 powierzchni, które
przydzielono po trzy, do czterech wyróżnionych w tym celu kategorii: młody dąb
szypułkowy, stary dąb szypułkowy, młody dąb czerwony, stary dąb czerwony.
Na każdej powierzchni wiosną i jesienią 2010 roku pobrano po 10 prób
ściółkowo-glebowych (w sumie 240 prób). Ponadto, na każdej powierzchni zmierzono
wybrane czynniki bio- i abiotyczne. Oprócz pH, wilgotności, uziarnienia, zawartości
węglanu wapnia i fosforu w glebie, były to: aktywność enzymów glebowych
(dehydrogenaza,
fosfataza
kwaśna
i
zasadowa,
ureaza)
odzwierciedlających
zdrowotność gleby, oraz zawartość materii organicznej i azotu w glebie, mówiących o
stopniu i prawidłowościach w przebiegu rozkładu martwej materii organicznej. W pracy
przeprowadzono testy statystyczne, które obejmowały między innymi dwuczynnikową
analizę ANOVA lub nieparametryczną ANOVA Kruskalla Wallisa, zastosowane dla
przetestowania różnic pomiędzy drzewostanami pod względem zagęszczenia roztoczy
glebowych oraz bogactwa i różnorodności gatunkowej Oribatida, a także udziału
gatunków posiadających określone preferencje siedliskowe. Ponadto, przeprowadzono
analizę składowych głównych (PCA), która miała na celu wytypowanie rzędów w
obrębie grupy Acari i gatunków
Oribatida, charakterystycznych dla badanych
drzewostanów. Zastosowanie analizy redundancji (RDA) miało na celu wyjaśnienie
wpływu wybranych czynników środowiskowych na występowanie rzędów Acari i
gatunków mechowców na analizowanych powierzchniach obu gatunków dębów.
Zebrano łącznie 36 518 osobników reprezentujących roztocze glebowe.
Najliczniej reprezentowane były mechowce – 26 028 osobników, w tym 18 672 były to
formy dorosłe. Stwierdzono ogółem 173 gatunki Oribatida, spośród których najwięcej,
bo 128 odnotowano w kategorii starych dębów szypułkowych, a najmniej bo 98, w
kategorii starych dębów czerwonych.
Na podstawie przeprowadzonych w tej pracy analiz stwierdzono, iż dąb
czerwony, wprowadzony do polskich lasów, nie stwarza korzystnych warunków do
tworzenia bogatych i stabilnych zgrupowań roztoczy glebowych. Negatywny wpływ
obecności obcego dębu na zagęszczenie roztoczy oraz bogactwo i różnorodność
gatunkową Oribatida był szczególnie widoczny na powierzchniach ze starymi
drzewostanami. Większość zaobserwowanych różnic nie była jednak istotna
statystycznie. Wynika to prawdopodobnie ze zbyt młodego wieku drzewostanów
zaliczonych do kategorii stare (60-70-letnie).
Zaobserwowano, że dąb czerwony nasadzany na ubogich, brunatnych glebach
kwaśnych zmienia warunki siedliskowe terenu, na który został wprowadzony. Niska
zawartość azotu, materii organicznej i niska aktywność enzymatyczna (dehydrogenaza,
fosfataza kwaśna i zasadowa, ureaza) w glebie spod dębów czerwonych spowodowały,
że w zgrupowaniach mechowców na powierzchniach z dębem czerwonym przeważały
gatunki o szerokich niszach siedliskowych, typowe dla środowisk zdegradowanych.
Potwierdza to udział Oribatida typowych dla lasów liściastych, który był istotnie
statystycznie niższy na powierzchniach z dębem czerwonym. Ponadto, niski udział
gatunków palearktycznych oraz gatunków należących do poziomu troficznego
reducentów II rzędu, istotnie statystycznie różniły dęby obce od rodzimych. Niski
udział gatunków Oribatida należących do reducentów II rzędu pod dębem czerwonym
wskazuje na słabą dostępność jego ściółki dla rodzimych mikroorganizmów, co tym
samym uniemożliwia sprawny obieg materii w zajmowanym przez niego siedlisku.
Dodatkowo, zaobserwowano duże różnice pomiędzy zgrupowaniami Oribatida
występującymi na powierzchniach reprezentujących stare dęby czerwone, przy dużym
podobieństwie tych, reprezentujących stare dęby szypułkowe. Różnice te świadczą o
trudnościach w przewidywaniu kierunku rozwoju zgrupowań mezofauny glebowej w
drzewostanach dębu obcego nasadzanego w lasach polskich.
Wyniki uzyskane w tej pracy dotyczące zgrupowań roztoczy glebowych są
jednymi z niewielu w dziedzinie roślinnych inwazji biologicznych, a pierwszymi
uwzględniającymi czynnik czasu. Tym samym stanowią bazę do projektowania
dalszych badań nad przebiegiem inwazji roślin drzewiastych. Na ich podstawie zaleca
się nie wprowadzanie dębu czerwonego do rodzimych lasów, szczególnie w przypadku
analizowanych w pracy gleb ubogich.