KATEDRA EKOLOGII ROŚLIN

1.Strategie życia roślin:

tu chodzi pewnie o strategie r i K, C. R i S - opisane w Ekologii Roślin Falińskiej, lub książce Szmei (przewodnik do badań roślinności wodnej)

Główne strategie autotrofów:

-mikroorganizm w środowisku wodnym (sinice, glony, chemoautotrofy)- w większości organizmy samożywne, zdolne do procesu fotosyntezy.

-glon/roślina wodna z dużą glebą

-porost

-sukulent

-trawa

-roślina zielna

-krzew

-drzewo

-pnącze

-epifit

Są to strategie symbiotyczne

2. Przystosowania makrolitów do życia w zbiornikach wodnych:

Być może przydałoby się trochę uporządkować, albo podzielić na przystosowania morfologiczne i anatomiczne, albo po czynnikach ograniczających wzrost i rozwój roślin w wodach - czyli do czego musiały się rośliny przystosować i jak to dany gatunek czy grupa roślin zrealizowały:

np czynnikiem ograniczającym występowanie roślin w wodzie jest światło - przystosowania: wzrost nad powierzchnię wody, wytwarzanie liści nawodnych lub dwojakiego rodzaju, utrzymywanie się na powierzchni itp. i tu opisać te sposoby utrzymywania się na powierzchni itd

*są głównie pochodzenia lądowego
*ramienice - zdolność do korzystania z szerszego widma światła słonecznego w porównaniu z roślinami naczyniowymi
*heterofilia - wykształcanie u tego samego osobnika różnie zbudowanych liści; liście powietrzne mają zasadę budowy taką, jak u innych roślin powietrzno-lądowych, natomiast liście zanurzone w wodzie pocięte są zwykle na liczne drobne łatki, przez co zwiększa się ich powierzchnia styku z wodą, są przez to bardziej wiotkie, nie mają kutykuli i aparatów szparkowych, zanika u nich miękisz palisadowy i wiązki naczyniowe, a w epidermie pojawiają się chloroplasty
*pseudoaerenchyma w zalanych partiach organów. Powstaje ona z fellogenu i składa się z bardzo luźno ułożonych komórek, między którymi występują ogromne przestwory międzykomórkowe wypełnione powietrzem. Dzięki temu roślina może się unosić w toni wodnej
*Salwinia pływająca (Salvinia natans)- oprócz dużych przestworów międzykomórkowych wypełnionych powietrzem, chronione są przed zatonięciem przez długie, rozgałęzione włoski, wyrastające na górnej stronie liścia. Znajdujące się między nimi powietrze nie dopuszcza wody do powierzchni liścia, wskutek czego tworzy się tu rodzaj pęcherzyka pławnego (hydrostatycznego)

*ochrona przed zatonięciem dzięki długim rozgałęzionym włoskom na górnej stronie liścia - powietrze między nimi
*wyższa transpiracja niż u lądowych - inna budowa aparatów szparkowych = prosta budowa, bez dodatkowych urządzeń utrudniających transpirację; wyniesione lekko nad powierzchnie liścia oraz mają ograniczoną zdolność ruchu komórek przyszparkowych; aparatu szparkowe znajdują się na górnej stronie liścia,
*dość silna transpiracja kutykularna
Mokry liść = transpiracja nie zachodzi, więc makrofity wykształciły przystosowania:
*substancje woskowe na powierzchni liści - np. grzybienie
*brodawki- np. lotos orzechodajny
*włoski - Salvinia sp.
*uwypuklenie blaszki liściowej - np. filantus pływający
*zagięcie dookoła liścia (taka misa, żeby się nie wlewało) - np. Victoria regia,
(STOMATODY - otworki w blaszce liściowej, które spuszczają wodę opadową),
"Urządzenia" do wydalania wody:
*otwory na szczytach lub brzegach liści - na zewnątrz sterczą końce naczyń - Potamogeton sp., Sagittaria sp.
-hydatody - szparki wodne np. przetacznik bobownik
Pobieranie wody:
-redukcja systemu korzeniowego
- mogą pobierać całą powierzchnią organizmu lub określonymi jej częściami,
- HYDROPOTY - na spodniej części liści
- na zasadzie osmozy
System przewodzący:
- słabo wykształcony, prosty,
- parcie korzeniowe - w trwale zanurzonych bardzo wolny przepływ,
Pobieranie CO2:
*z wody lub przestworów międzykomórkowych z oddychania,
*pobieranie CO2 podobnie, jak O2, chyba, ze roślina jest częściowo wynurzona,
Silnie rozbudowany system przewietrzający
*liście pocięte na wiele wąskich, drobnych płatów (np. wywłócznik), sieciowate organy asymilujące, długie taśmowate liście wodne (np. Potamogeton) - ułatwienie kontaktu z wodą i wymianę gazową
*szerokie granice optimum pH wody - bo szybkie zmiany w wodzie
Fotomorfoza - zmniejszenie intensywności światła spowodowało powstanie słabo rozgałęzionych i mających bardzo długie liście roślin,
Fototropizm - jak światło OK - poziomo, jak za mało - rośliny rosną pionowo,
Fotoperiodyzm - przeważnie rośliny dnia długiego,
Dostosowanie do przemian termicznych - postacie przetrwalne - kłącza, rozłogi, bulwy, pąki zimowe lub przetrwanie w stanie wegetacyjnym (np. rogatek sztywny), rośliny roczne w postaci nasion
-mrozooporne pąki, kłącza,turiony
Hydrogamia (wodopylność)- uproszczone pylniki, nitkowate ziarna pyłku (tylko wewn. część ściany - intyna) - ułatwienie przyczepienia się do znamienia; szeroko rozstawione znamiona; w zależności od rośliny (pływa na pow. bądź przytwierdzona do dna) ziarna pyłku mogą być cieżkie i opadać na dno, bądź pływać po powierzchni,
Hydrochoria (wodosiewność) - zarodniki, które biernie pływają (aplanospory), albo czynnie (zoospory); diaspory wegetatywne - pływające fragmenty pędów itp. ; diaspory generatywne, np. twory wypełnione powietrzem.

3. Przystosowania roślin mięsożernych do drapieżnictwa:

Trochę trzeba to uporządkować bo brak jest jasnych przystosowań,

po poniższym wstępie o roślinach i rodzajach pułapek proponuję powiedzieć o tym jakie pułapki wytwarzają rośliny z poszczególnych siedlisk

np. rośliny otwartych terenów bagiennych stosują przede wszystkim pułapki z lepem, bo gwarantuje to dużą szansę zwabienia owada błyszczącymi w słońcu kropelkami (i tu opisać pułapki i sposoby łapania rosolistnika, rosiczki tłustosza itp. na otwartych terenach sprawdzają się także pułapki typu wilcze doły (kapturnice heliamfory, cześć naziemnych dzbaneczników ale tu warto wspomnieć że znaczna część tych roślin nie wytwarza enzymów a za rozkład ofiar odpowiadają bakterie - jest to dla tych roślin oszczędniejsze gospodarowanie niewielkimi zasobami dostępnych substancji mineralnych

U pozostałych, które mają enzymy wytwarzają specjalne wieczka, kapturki uniemożliwiające rozcieńczanie płynów,

W lasach występują przede wszystkim epifityczne dzbaneczniki, których liście poza właściwą blaszką liściową i pułapką mają bardzo długi wąs, który oplata gałęzie i umożliwia utrzymanie ciężkich dzbanków z płynami. Niektóre gatunki dzbaneczników wytwarzają pułapki, które są tylko noclegownią dla nietoperzy, roślina korzysta z odchodów nietoperzy a nie chwyta np. owadów.

W wodzie pułapki typu lep czy wilcze doły się nie sprawdzają więc rośliny wytworzyły pułapki aktywne (pływacze, aldrowanda), ale także na lądzie tylko jeden gat. muchołówka.

Rośliny drapieżne mięsożerne nie należą do odrębnej grupy systematycznej. Zaliczane są do 6 rodzin: Lentibulariaceae, Byblidaceae, Sarraceniaceae, Cephalotaceae, Nepenthaceae, Droseraceae. Na świecie jest około 500 gatunków, a w Polsce 12 i są to: pływacze (5 gat.), rosiczki(3 gat.), tłustosze(2 gat.), aldrowanda(1 gat).

Rośliny mięsożerne są drapieżnikami, ale ich ofiarą padają nie tylko owady, ale także np. drobne skorupiaki, małe rybki. Są one fotoautotrofami i pobierają substancje mineralne z gleby lub wody, a mięsożerność jest u nich cechą dodatkową.

Rośliny drapieżne mięsożerne żyją na torfowiskach wysokich (np. rosiczki), torfowiskach niskich(np. tłustosze) oraz w zbiornikach oligotroficznych (np. pływacze). W innych strefach klimatycznych mogą żyć także np. w lasach (np. niektóre dzbaneczki w formie lian np. na Madagaskarze).

Torfowiska oraz zbiorniki oligotroficzne to siedliska ubogie w związki azotowe oraz niektóre makro- i mikroelementy. Pomimo tego, że drapieżnictwo jest u nich cechą dodatkową, pobrane z rozkładu zwierząt substancje odżywcze stanowią cenne uzupełnienie składników popranych z gleby.

Do chwytania i trawienia zwierząt u roślin drapieżnych służą odpowiednio przekształcone liście lub ich części. Rośliny te wydzielają także enzymy proteolityczne służące do trawienia. Występują 4 typy urządzeń chwytnych:

Roślin z pułapkami wydzielającymi lepki śluz działającymi:

• Biernie:

1. Bierność objawia się tym, że nie wykonują żadnych ruchów podczas łapania ofiary.

2. Należą do nich rosolistnik - Drosophyllum (np. D. lusitanicum), Byblis (np. B. gigantea).

3. U rosolistnika organami chwytnymi są długie, równowąskie liście pokryte gruczołami siedzącymi i stojącymi. Gruczołki są ze sobą połączone sznurami komórek, przez które szybko przewodzone są podniety. Gruczołki stojące produkują wabiącą ciecz, do której przylepia się owad. Ofiara próbując uciec, zaczyna się szamotać, przez co przenosi wydzielinę z gruczołków stojących na siedzące. Wówczas powstaje bodziec chemiczny i gruczołki siedzące zaczynają produkcję soku trawiennego. Z rozłożonego ciała owada powstaje sok odżywczy, który wchłaniany jest przez obydwa rodzaje gruczołków.

• Czynnie:

1. podczas chwytania ofiary następują ruchy elementów roślin,np. zwijanie liści.

2. Do tej grupy należy tłustosz - Pinguicula (np. P. vulgaris) oraz rosiczka - Dorsera (w Polsce - D. rotundifolia, D. anglica, D. intermedia)

3. U tłustosza następuje schwytanie ofiary przez zwijanie się liścia, natomiast u rosiczki owad zostaje ściśnięty przez włoski.

4. U rosiczki organami zwabiającymi i chwytającymi owady są liście pokryte czerwonymi, maczugowatymi włoskami. Na czubku włoska znajduje się kropelka śluzu (jak rosa), która wabi i przykleja do siebie owada. Podobnie jak u rosolistnika - szamoczący się owad oblepia się coraz bardziej wydzieliną oraz podrażnia włoski, które zaczynają się zginać i przyciskać do sobie owada. Owad dusi się. Z włosków zaczyna lecieć sok trawienny. Powstaje sok odżywczy, który wchłaniany jest przez te same włoski. Na koniec wiatr wywiewa nie strawione resztki. Po jakimś czasie roślina jest ponownie gotowa do chwytanie zdobyczy

Roślin z pułapkami działającymi jak wilcze doły.

• Do tej grupy należy dzbanecznik - Nepenthes (np. N. villosa), Saracenia (kapturnica), Darlingtonia, Heliamphora.

• U dzbaneczników część blaszki liściowej została przekształcona w dzbanek-pułapkę. Zbudowane są one z: wieczka (powabnia-gruczoły miodnikowe, ochrona), kołnierzyka (gruczołki z nektarem umieszczone w taki sposób, że owad musi się pochylić i wtedy wpada do środka), wnętrza podzielonego na 2 strefy: ześlizgu (ściany gładkie, pokryte wydzieliną woskową, bez gruczołów) oraz strefą gruczołową (wydziela sok trawienny). Wnętrze wypełnia ciecz (sok trawienny i kwas mrówkowy - zapobiega gniciu), w którym ofiara topi się.

• Ciekawe jest to, że niektóre organizmy uodporniły się na działanie cieczy dzbaneczników, np. larwy much i komarów, okrzemki. Prawdopodobnie wydzielają one substancje inaktywujące.

Rośliny z pułapkami jak dwie szybko zamykające się klapki:

• Występują one u muchołówki - Dionaea muscipula oraz aldrowandy - Aldrovanda vesiculosa (jedyne gatunki tego rodzaju).

• U muchołówki blaszka liściowa przypomina stalowe sidła - zbudowana z dwóch klapek. Brzegi opatrzone są długimi ząbkami, które po dotknięciu szczecinki czuciowej przez owada zachodzą na siebie jak palce złożonych rąk. Powabnie stanowią czerwone gruczołki na powierzchni blaszki. Zamknięcie nie jest zupełne i małe zwierzęta mogą uciec przez luki - nie marnują swojej energii i czekają na większe ofiary. Po ich złapaniu zamykają się całkowicie, a gruczołki zaczynają wydzielać sok trawienny. Pochłanianie powstałego soku odbywa się przez te same gruczołki. Potem tracą jednak zdolność do łapania kolejnych ofiar.

• U aldrowandy liście ustawione są po 6-9 w okółkach. Organami chwytnymi są liście złożone z klinowatego ogonka zakończonego ząbkami i blaszki liściowej (dwie klapki, zamykające się po podrażnieniu szczecinek czuciowych). Mechanizm łapania podobny jak u muchołówki. Różnica - powstaje pęcherzyk powietrza, który wypycha wodą na zewnątrz, ponieważ aldrowanda wydziela mniej soku trawiennego niż muchołówka.

Rośliny z pułapkami zapadkowymi:

• Należą do nich byliny błotne, czyli pływacze - Utricularia.

• Ich liście są częściowo przekształcone w pęcherzykowate twory, będące organami chwytającymi i trawiącymi. Jako wabik służą włoski obok otworu wydzielające smakowity śluz, a także kusząca jest możliwość kryjówki. Otwór w pęcherzyku zamknięty jest przez ruchomą klapkę, która otwiera się tylko do wnętrza. Pod wpływem ciśnienia ściany pułapki są silnie ściśnięte. Kiedy zwierzątko dotknie szczecinki czuciowej, klapka otwiera się, pęcherzyk się rozszerza i zwierzątko zostaje wessane do wnętrza, a otwór się zamyka. Owad dusi się. Później trawienie i wchłanianie przez enzymy z gruczołków czteroramiennych.

• To co różni pływacze jest zmiana koloru z czerwonawego na niebieski. Dzieje się tak, ponieważ kwasowe środowisko spowodowane przez kwas benzoesowy (hamuje rozkład bakteryjny) jest neutralizowane przez substancje zasadowe powstałe z rozkładu ciała zwierzęcia.

4. Zmienność warunków środowiskowych w gradiencie głębokości zbiornika wodnego:

Jest tego bardzo dużo, trzeba jednak jakieś zdanie ogólnego wstępu o tym jakie to cechy środowiska wodnego się zmieniają z glębokością, że wynikają one z samej specyfiki wody, głównie budowy cząsteczek wody (np absorbcja światła itp), ale duże znaczenie mają także substancje które się w niej rozpuszczają zarówno org. i mineralne bo zwiększają rozpraszanie światła lub jego absorbcję przez zabarwienie wody itp, przez to wpływają na temp. zawartość tlenu i CO2 (mat. org.) itd.

(nie zauważyłem, ale wypada jeszcze wspomnieć jak zmienia się ciśnienie wraz z głębokością - bo to ważny czynnik ograniczający wyst. roślin)

Światło- jego natężenie maleje w gradiencie głębokości. Gdy promieniowanie pada na pow. zbiornika wodnego, mała jego część ulega odbiciu, a reszta przenika do głębszych warstw wody i jest tam pochłaniana; dlatego w zbiorniku wodnym istnieje pionowy gradient warunków świetlnych, mający decydujące znaczenie dla produkcji i życia w wodzie. Światło przedostające się do wody ulega częściowemu rozproszeniu, a częściowo absorpcji i przemianie w ciepło lub inne źródło energii. Spadek natężenia światła wraz głębokością nie jest liniowy, tylko wykładniczy, ponieważ na każdej głębokości określona część docierającego tam jeszcze światła ulega absorpcji. Stąd wraz z głębokością zmienia się również barwa światła, gdyż promieniowanie o różnych długościach fali jest w różny sposób absorbowane przez wodę. W czystej wodzie najsilniej absorbowane jest promieniowanie czerwone, które z tego względu sięga tylko do jej powierzchniowych warstw. Głębiej przenika natomiast światło niebieskie.

Temperatura- warunki termiczne są często zróżnicowane w gradiencie głębokości i zmieniają się w ciągu roku. Największa część przenikającego do zbiornika wodnego promieniowania słonecznego jest pochłaniana blisko powierzchni i ulega przemianie w ciepło. Jednak natężenie światła oraz temp. nie spadają wykładniczo wraz z głębokością, czego powodem są wiatry oraz prądy konwekcyjne, będące następstwem różnic w gęstości H₂O.Woda osiąga największą gęstość w temp. 4 C i staje się lżejsza zarówno w temp. wyższych, jak i niższych. Masa H₂O o mniejszej gęstości unosi się ponad wodami o gęstości większej, a wraz ze wzrostem temp. wzrasta względna różnica gęstości. Wymiana ciepła między otoczeniem, a zbiornikiem wodnym zachodzi przez pow. wody, która jest ogrzewana przez E słońca, a ochładza się w wyniku oddawania ciepła lub parowania. Chłodna woda opada w głąb, pozostając tam dopóki nie zostanie wypchnięta przez jeszcze chłodniejszą. Na temp.H₂O ma wpływ także wiatr, który powoduje mieszanie się jej powierzchniowych mas. Latem najcieplejsza woda znajduje się przy powierzchni, dlatego wiatr nie może jej zmieszać z głębiej położoną masą wody chłodnej. Im bliżej powierzchni, tym bardziej wzrasta stabilność sąsiednich mas wody i tym trudniej się one mieszają. Siła wiatru szybko maleje wraz z głębokością i powstaje stosunkowo ostra granica między mieszanymi wodami powierzchniowymi i zimnymi głębokimi. Takie jezioro to tzw. jez. stratyfikacyjne w którym można wyróżnić 2 oddzielone od siebie warstwy H₂O : ciepła- epilimnion i zimna- hypolimnion. Między nimi leży przejściowa warstwa skoku termicznego zwana metalimnionem, bądź termokliną ( głębokość na której dokonuje się największa relatywna zmiana temp.), dzieląca jezioro na piętra.

Wiosną w zbiorniku wodnym wyst. zjaw. tzw. homotermii- H₂O ma jednakową temp. od powierzchni do dna. Wraz ze wzrostem natęż. promieniow. słon. powierzchniowe warstwy H₂O ogrzew. się i jezioro zaczyna się stratyfikować, wchodząc w stan stagnacji letniej, gdy wytwarza się stabilna warstwa epilimnionu. Jesienią termoklina przesuwa się zazwyczaj w głąb zbiornika wodnego, w wyniku spadku temp., falowania, oraz wzmożonej działalności wiatru, a warstwa epilimnionu rośnie. Późną jesienią epilimnion ochładza się i zachodzi cyrkulacja jesienna, która powoduje ponowne wyrównanie temp. w całym zbiorn. wod. W jez. zamarzających zimą, temp. H₂O rośnie wraz z głębok. (odwrócona stratyfikacja)- podczas stagnacji zimowej pod warstwą lodu zimniejsza H₂O o temp. ok. 0 C i mniejszej gęstości unosi się ponad cieplejszą warstwą H₂O (o temp. ok. 4 C). W takich war. nie powstaje termoklina, gdyż działanie wiatru jest hamowane poprzez warstwę lodu. Charakter cyrkulacji oprócz klimatu określa także wielkość i ekspozycja jeziora na wiatr oraz ewentualne zasilanie go przez duże dopływy. Jez. bardziej osłonięte są w dużo mniejszym stopniu narażone na dział. wiatru. Mieszanie się wód przebiega z różną siłą i rytmem w różnych jez., z tego wzgl. wyróżnia się kilka typów miktycznych jezior, z których w naszej strefie klimatycznej wyst., należące do jezior holomiktycznych (o pełnym mieszaniu się wód podczas cyrkulacji), jez. dimiktyczne- w kt. H₂O miesza się 2x do roku (wiosną i jesienią), oraz jez. polimiktyczne- w kt. H₂O miesza się wielokrotnie w ciągu roku (zbiorniki płytkie oraz zb. o dużej powierz.).

Tlen- pod wzgl. zawart tlenu w jeziorach można wyróżnić 2 strefy: trofogeniczną- prześwietloną, w kt. przeważa synteza subst. org. i produkcja, oraz trofolityczną, w kt. materia organ. ulega rozkładowi, a tlen jest zużywany. Zasięg strefy trofogenicznej pokrywa się w dużym stopniu z zasięgiem epilimnionu- znaczna część wytworzonej tam materii org. opada głębiej, a uwolniony tlen pozostaje w epilimnionie. W war. przesycenia H₂O tlenem jego import lub zwracanie go do atmosfery może zachodzić tylko w podlegającej mieszaniu warstwie powierzchniowej, stykającej się z atm. W czasie pełnej cyrkulacji cała masa H₂O zostaje w ten spos. zaopatrzona w tlen. Podczas stagnacji letniej proces wymiany tlenu pomiędzy wodą, a atmosf. zach. jedynie w epilimnionie, natomiast hipolimnion w niej nie uczestniczy. W procesie rozkładu docierającej do hipolimn. materii org. bierze udział tlen zmagazynowany tam podczas pełnej cyrkulacji. Hipolimnion w głębokim jeziorze obejmuje większą masę H₂O niż w jez. płytkim o tej samej powierzchni, stąd ilość zmagazynowanego w hipolimnionie głębokiego jeziora tlenu może być znaczna.

Tempo procesu rozkładu zależy od temp. W wysokich temp. mniej tlenu rozp. się w H₂O, dlatego jego zasoby są zużywane o wiele szybciej, czasem w rytmie dobowym, np. w jez. polimiktycznych. O zawart. O₂ w jeziorze decyduje zatem produktywność i morfometria. W jez. o dużej objęt. hypolimnionu znaczna część mat. org. ulega rozkładowi bez poważniejszego wyczerpania zasobów O_2., podczas gdy w jeziorze płytszym, o podobnej produktywności, zasoby O₂ mogą zostać całkowicie wyczerpane. Martwa mat. org. opadając na dno ulega tam dalszemu rozkładowi w osadach dennych. Na proces rozkładu zostają zużyte znaczne ilości O₂ i w jeziorach o dużej pow. dna w stosunku do objęt. W pobliżu tych osadów dochodzi do wyczerpania zapasów tlenu. Zmiany w rozmieszczeniu O₂ w jeziorze mają charakterystyczny roczny przebieg zależny od cyrkulacji. W czasie stagnacji letniej w każdym jeziorze kształtuje się profil zmian stężenia O₂ wraz z głębokością. W głębokich jez. holomiktycznych woda jeziorna latem jest wysycona O₂ od powierzchni prawie do dna. W pobliżu powierzchni absolutna zawart. O₂ może być nieco obniżona, gdyż w wyższych temp. jego ilość potrzebna do wysycenia H₂O jest mniejsza- taka krzywa tlenowa zwana jest ortogradą. W jeziorach produktywnych zawartość O₂ w hipolimnionie często spada do 0 (ich sytuację tlenową opisuje krzywa tlenowa zwana klinogradą). W pobliżu termokliny stęż. O₂ może być b. duże lub b. małe. Na skutek skokowego wzrostu gęstości H₂O w metalimnionie często zbiera się cząsteczkowa materia organiczna, która w relatywnie wysokich temp. ulega szybkiemu rozkładowi. W wyniku podwyższonej aktywności bakterii dochodzi do szybkiego zużycia O₂ (ujemna heterograda). W produktywnych jeziorach, przy bezwietrznej pogodzie może dojść do przesycenia H₂O tlenem w wyniku intensywnej fotosyntezy. Nadmiar O₂ z wód powierzchniowych jest zwracany do atmosfery. Turbulentne ruchy H₂O, wywołane działaniem wiatru , ulegają wygaszeniu w jej głębszych warstwach, dlatego O₂ w głębsz. warstw. epilimnionu nie jest uzupełniany z wód powierzchniowych ani z atmosf.. Na dużych głębokościach utrzymuje się przesycenie H₂O tlenem i powstaje tam lokalnie maksimum jego stężenia (dodatnia heterograda).

Odczyn wody (pH)- na tle pionowych różnic w aktywności metabolicznej organizmów powstają również pionowe gradienty odczynu wody. Na pH mają głównie wpływ: fotosynteza, oddychanie i asymilacja N₂. Zależnie od dominującej formy C nieorganicznego procesy fotos. i oddych. przebiegają w trochę inny spos. W procesie fotosyntetycznej asymilacji CO₂ nie zostają zużyte żadne protony; natomiast w proc. asymilacji wodorowęglanu na każdy atom C zostaje zużyty 1 proton (analogicznie od dominującej formy C nieorg., powstającej w proc. oddychania, protony są, bądź nie są uwalniane. Wynika z tego, że przy wartości pH poniżej 6,3 (gdy jedyną dostępną formą C nieorg. jest CO_{2 ,} fotosynteza i oddych. nie mają wpływu na wart. pH. Przy wyższych wartościach pH rośnie zużycie protonów w proc. fotosyntezy i uwaln. ich w proc. oddychania. Pionowy gradient pH (od wyższych wartości w epilimnionie do niższych w hypolimnionie), jest zależny od wyjściowego pH i zdolności buforowych zbiornika.

Obok gospodarki węglowej organizmów na wart. pH wpływa również asymilacja N2, jednak ma ona znaczenie tylko w zakresie niskich wartości pH. [Jeśli podst. źródłem N2 są jony amonowe, to w proc. ich asymilacji musi być zwrócona równoważna liczba protonów w celu wyrównania ładunków, asymilacji azotanów towarzyszy również zużycie równoważnej liczby protonów].

Potencjał redoks- b. ważną rolę w procesie oksydoredukcyjnym odgrywa O₂. Potencjał redoks jest niewrażliwy na zmiany jego stężenia, dopóki spadkowi stęż. O₂ nie towarzyszy wzrost stęż. związków pełniących rolę redukcyjną. W naturalnych zbiorn. wodnych nie wyst. idealna równowaga chem. Proces jej ustalania się jest b. powolny, a fotosynteza wręcz temu przeciwdziała, dlatego nawet w zasobnej w O₂ wodzie epilimnionu potencjał ten jest b. niski. W war. beztlenowych wzrasta stęż. związków pełniących rolę reduktorów. W jeziorach z odtlenionym hipolimnionem rysuje się więc zazwyczaj silny pionowy gradient potencjału redoks. W środowisku takim o spadku tego pot. decyduje głównie obecność zredukowanych jonów Fe (Fe²⁺) i opadających związków organicznych. Na granicy osadów dennych i H₂O następuje skok potencjału (w osadach jest on dużo niższy niż w H₂O).

5. Zmienność warunków środowiskowych w ciekach od źródła do ujścia:

Może lepiej będzie tłumaczyć po cechach rzeki, jak się zmienia od źródła do ujścia np. zawartość tlenu maleje i dlaczego (bo zimna woda i przepływ turbulentny w górnym odcinku sprzyja rozpuszczaniu tlenu z atmosfery, a mała zawartość materii org. nie wpływa na jego zużywanie.

Od źródeł do ujścia rzeki:

1. wzrasta objętość nagromadzonej wody

2. maleje tempo przepływu wody (z turbulentnego przepływu w laminarny)

3. koryto rzeki staje się coraz bardziej płaskie

4. rośnie żyzność wody a przez to produkcja pierwotna

5. woda jest coraz gorzej natleniona

6. wzrasta tempo sedymentacji

7. rośnie presja człowieka na rzekę.

Przepływ wody w cieku wodnym:

Przepływ wody w cieku wodnym może zachodzić w sposób: laminarny (warstwowy), turbulentny ( burzliwy) lub pośredni. W przepływie laminarnym ruch płynących cząsteczek jest uporządkowany i spokojny, mieszanie się wody jest niewielkie. Przepływ taki występuje w przewodach zamkniętych i ponad gładkimi powierzchniami mulistego dna. Obszar ten o znacznie zmniejszonej prędkości przepływu, pozwala organizmom bentosowym unikać siły płynącej wody. Przepływ turbulentny charakteryzuje się chaotycznym ruchem cząsteczek cieczy, następuje znaczne mieszanie się wody. Przepływ taki występuje nad dnem o charakterze piaszczystym i kamienistym. Stopień turbulencji przepływu wzrasta wraz ze zwiększającą się szorstkością dna koryta cieku i średnią prędkością przepływu.

Rzeka od źródła do ujścia - charakterystyka:

Początek rzeki u źródła oraz jej górny bieg charakteryzują się kamienistym dnem, dominują głazy i otoczaki. Jest to odcinek o niskiej temperaturze wody, dużym natlenieniu oraz szybkim przepływie wody. Występują tu litofilne gatunki roślin i zwierząt.

Niżej położony odcinek górski charakteryzuje się w podłożu większymi i mniejszymi kamieniami i głazami.

Środkowy odcinek cieku charakteryzuje się cieplejszymi wodami. Dno jest kamienisto- piaszczyste. Ze względu na wyższą temperaturę wody, odcinek ten charakteryzuje się mniejszym natlenieniem, gdyż rozpuszczalność tlenu w wodzie wraz ze wzrostem temperatury spada. W podłożu możemy zaobserwować znaczące ilości rozkładającej się materii organicznej: liście, gałęzie.

W ujściu rzeki podłoże jest piaszczyste i muliste. Niestabilne , zwarte upakowanie ziaren zmniejsza zatrzymywanie detrytusu i może ograniczyć dostępność tlenu. Duże ilości rozkładającej się materii organicznej, niska prędkość przepływu wody. Występują tu liczne gatunki psammofilne.

Przystosowania roślin do życia w rzekach:

Pokrój roślin wykazuje wiele morfologicznych przystosowań do utrzymania się w prądzie wody lub do unikania porywania przez wodę. Przytwierdzone glony występują liczniej w szybko płynących wodach o twardym podłożu. Natomiast w miejscach, gdzie woda płynie wolno, a podłoże jest miękkie przeważają zakorzenione rośliny naczyniowe o wydłużonych, wąskich liściach. System korzeniowy jest dobrze rozbudowany, często występują kłącza. Mchy występują głównie na dużych kamieniach tworząc kępy lub w miejscach, gdzie rozmywanie podłoża przez wodę nie zdarza się często.

6. Specyfika jezior miękko wodnych:

specyfika morfometryczna - głównie jeziora polodowcowe wytopiskowe, na ogół niewielkie i płytkie, zasilane głównie wodą opadową

specyfika hydrochemiczna - mało wapnia, i ogólnie soli mineralnych (niskie przewodnictwo), kwaśny odczyn, oligotroficzny charakter, dobrze natlenione i bezbarwne wody, bardzo przejrzyste

specyfika florystyczna - zdominowane przez mszaki, głównie torfowce (zbiorniki śródtorfowiskowe tzw. dystroficzne) ale także isoetidy (jeziora lobeliowe)

jeziora miękkowodne, czyli ubogie w związki wapnia i magnezu, w których roślinność jest zdominowana przez mszaki, natomiast rośliny naczyniowe są często reprezentowane przez isoetidy - grupę zimozielonych roślin, do których zalicza się m.in. lobelię, poryblina, brzeżycę i elismę wodną - gatunki podlegające ochronie.

W grupie jezior miękkowodnych szczególnie cenne przyrodniczo są tzw. jeziora lobeliowe, to znaczy takie, w których występują:

- lobelia jeziorna, która ze względu na piękne białe kwiaty nazywana jest stroiczką jeziorną,

- reliktowa paproć, głębokowodny poryblin jeziorny,

- brzeżyca jednokwiatowa, która kwitnie w wyjątkowych warunkach na brzegu jezior.

Są to jeziora, których woda jest uboga w substancje odżywcze (oligotroficzna) oraz związki wapnia, i jest bezbarwna. W Polsce jeziora lobeliowe występują niemal wyłącznie na Pomorzu. Ze względu na walory przyrodnicze, estetyczne i krajobrazowe oraz dobry stopień poznania są one wykorzystywane w edukacji ekologicznej, turystyce i wypoczynku.

Wiele z nich objęto ochroną rezerwatową, gdyż tracą one swoją dotychczasową specyfikę w wyniku nasilających się oddziaływań antropogenicznych :

- eutofizacji, czyli wzbogacaniu w substancje odżywcze, głównie związki fosforu i azotu,

- acydyfikacji, czyli zakwaszeniu, głównie przez kwaśne deszcze oraz kwaśną materię organiczną,

- humizacji, czyli wzbogaceniu w substancje humusowe, zabarwiające wodę na kolor brunatny,

- intensywnej turystyce prowadzącej do dewastacji obrzeży jezior i wydeptywania roślin rosnących w

płytkim litoralu.

7. Zastosowanie badań aerobiologicznych w medycynie:

Aerobiologia skupia się po pierwsze na monitorowaniu aktualnego stężenia ziaren pyłku oraz spor grzybów w powietrzu. W większości dużych miast Polski prowadzony jest stały monitoring ,a na podstawie wyników badań opracowuje się tzw. Komunikaty pyłkowe, ogłaszane później w środkach masowego przekazu. Dostarczane informacje ułatwiają diagnozowanie, profilaktykę oraz leczenie alergii. Jako, że wraz ze wzrostem stężenia alergenów w powietrzu nasilają się objawy chorobowe pacjentów, dzięki danym z monitoringu można chronić się przed niewidzialnym wrogiem i unikać kontaktu z alergenami. Pacjentom nakazuje się wtedy unikanie spacerów, zamykanie okien w domach, a także podczas jazdy samochodem, czy podróży pociągiem. Informacje o stężeniu pyłku pozwalają także ocenić skuteczność terapii, gdyż np. nasilenie objawów może być wynikiem nieskuteczności leków, ale może też być konsekwencją wyjątkowo wysokiego stężenia pyłku w powietrzu. Aby komunikaty pyłkowe były jasne i dla wszystkich zrozumiałe, wprowadzono standaryzację pewnych oznaczeń. I tutaj na slajdzie mamy opisane, jakie standardowe określenia używane są w komunikatach pyłkowych i np., jeśli podaję się, że stężenie jakiegoś pyłku jest niskie, oznacza to obecność 11-20 ziaren w 1 m³ powietrza. Itd.

8. Analiza pyłkowa - podstawy teoretyczne i cele badań:

Analiza pyłkowa polega na poprawnym oznaczeniu i policzeniu sporomorf znajdujących się w preparatach, a także na ich opisaniu.

Celem takiej analizy jest poprawne oznaczenie i policzenie ziaren pyłku oraz ich opisanie. Aby wykonać poprawnie analizę niezbędny do tego będzie mikroskop dobrej jakości z możliwością powiększenia obrazu 400x (40x obiektyw 10x okular) i więcej. Jeśli chcemy katalogować nasze okazy potrzebujemy dodatkowo nasadkę do mikrofotografii oraz urządzenie kontrastowo-fazowe. Do prawidłowej pracy z preparatami wymagane jest posiadanie dobrej kolekcji materiałów porównawczych z dobrze widocznymi cechami charakterystycznymi oraz dostępność do kluczy oraz innych materiałów graficznych (fotografii, rysunków etc.).

Ważnym etapem każdej analizy pyłkowej jest zliczanie poszczególnych pyłków. Preparat ogląda się pod mikroskopem, przesuwając szkiełko w pasach pionowych, oznaczając i notując wszystkie napotkane okazy. Nie należy oglądać preparatu w poziomie aby uniknąć pomyłki w liczeniu. Okazy, które przeznaczamy do szczegółowego zbadania lub sfotografowania należy zaznaczyć na powierzchni szkiełka nakrywkowego pisakiem lub oznacza się ich położenie w preparacie za pomocą odpowiednich współrzędnych spisanych z noniuszek stolika krzyżowego.

Wyniki analizy pyłkowej przedstawiamy najczęściej za pomocą tzw. diagramów pyłkowych. Diagram taki powinien przedstawiać w możliwie pełny sposób wyniki analizy i stanowił wystarczającą podstawę do zrozumienia interpretacji autora bez konieczności dokładnych objaśnień tekstowych. Jeśli diagram jest sporządzony dobrze, jest czytelny i szybko można na jego podstawie wywnioskować główne trendy jakie rządzą na danym terenie.

Palinotaksonomia:

Jest to dział nauki, który zajmuje się opisywaniem, tworzeniem i przypisywaniem odpowiedniej systematyki konkretnym taksonom. W celu zaklasyfikowania niektórych gatunków niezbędna była analiza ich pyłku. Palinotaksonomia opiera się na różnicach w budowie jak i wymiarach ziaren pyłku. Dzięki mikroskopom o odpowiedniej rozdzielczości jesteśmy w stanie zaobserwować np. bruzdy na powierzchni pyłku co jest charakterystyczne dla danego taksonu a co za tym idzie może taka cecha stać się istotną w ustalaniu pozycji systematycznej.

Palinotaksonomia dostarcza również ważnych dowodów w badaniach nad filogenezą roślin. Na podstawie znajomości jaka forma jest prymitywniejsza możliwe jest prześledzenie tendencji ewolucyjnych badanych grupach współczesnych roślin.

Palinologia w medycynie:

Tworzenie analiz na potrzeby alergików jest dzisiaj czymś oczywistym. Większość prognoz pogody posiada w swojej ramówce ostrzeżenia dla alergików. Dzięki takim badaniom, które są prowadzone cyklicznie, bez przerwy możemy zauważyć wiodące trendy i przewidywać jaka roślina na jakim terenie może stanowić zagrożenie dla osób uczulonych na pyłki.

Palinologia w kryminalistyce.

Jest to stosunkowo młode i jeszcze w pełni niewykorzystywane zastosowanie palinologii. Jednak coraz częściej w Europie Zachodniej jak i USA w śledztwach wykorzystywane są analizy pyłkowe. Palinologia w kryminalistyce może mieć zastosowanie w rozmaitych przypadkach. Ponieważ pyłek nie jest trawiony można go szukać w układzie pokarmowym zmarłej osoby i znajdując odpowiednie, charakterystyczne gatunki można określić, gdzie dana osoba przebywała. Badanie pyłku może też wskazać winnego danego przestępstwa wiążąc daną osobę z miejscem zbrodni poprzez analizę ubrania oskarżonego i wykazując obecność charakterystycznych gatunków. Pośrednio analiza pyłku jest w stanie odpowiedzieć na pytanie kiedy dokonano przestępstwa (np. morderstwa) jednak należy tutaj od razu zaznaczyć, że taki dowód jest wiarogodny jeśli jest przekonanie, że dane zajście nie miało miejsca wcześniej niż 1 sezon temu.

W Polsce również w ostatnich latach prokuratorzy zaczęli w palinologii dostrzegać dobre i niepodważalne źródło dowodów. Głośnym wydarzeniem było rozwikłanie morderstwa młodej kobiety dzięki badaniom palinologicznym. Okazało się bowiem, że ciało denatki pośmiertnie chciano utopić w bagnie jednak ze względu na swoiste cechy tego zbiornika wodnego taka próba była niemożliwa i przeniesiono ciało w inną część lasu co okazało się przełomem w śledztwie.

Jednak w tej dziedzinie palinologia ma pewne ograniczenia i nie może być jedyną podstawą do wydania wyroku. Głównym powodem jest fakt, że nawet jeśli znajdziemy na podejrzanym obciążające jego osobę dowody przebywania na danym terenie to jeszcze nie znaczy, że popełnił wykroczenie. Drugi problem to taki, że wyniki mogą zostać wypaczone przez wiatr. Pyłek sam w sobie jest bardzo lekki i zdarza się, że jest przenoszony na bardzo duże odległości co oczywiście może być powodem do obalenia takiego dowodu. Ostatnim ograniczeniem o jakim należy wspomnieć to niemożność określenia ram czasowych dla próbek starszych niż jeden sezon, co wynika z prostej przyczyny, mianowicie co roku o danej porze należy się spodziewać podobnego wachlarza gatunkowego pyłków.

Analiza pyłkowa Całunu Turyńskiego:

Należy również wspomnieć o najprawdopodobniej najgłośniejszej analizie pyłkowej jaka odbiła się dużym echem na całym świecie. Mianowicie analiza pyłkowa Całunu Turyńskiego jaka została przeprowadzona w latach 70-tych XX wieku przez Maxa Frei'a. on za pomocą taśmy adhezyjnej próbki do analizy z powierzchni płótna a następnie przeanalizował. Wykazał obecność aż 58 gatunków i dzięki temu odtworzył przypuszczalna drogę jaką pokonał Całun na przestrzeni wieków. Jednak analiza Frei'a została dość sceptycznie przyjęta przez światowe gremium, ponieważ badacz oznaczył wszystkie znalezione ziarna pyłku do gatunku co bardzo często jest niełatwe a w niektórych przypadkach wręcz niemożliwe, poza tym wątpliwości wzbudza brak pyłków roślin, którymi tradycyjnie są ozdabiane kościoły, przede wszystkim Quercus oraz Olea.

Mimo wszystko ta analiza pokazała światu możliwości palinologii oraz jej przydatność jako nauki.

Melisopalinologia:

Jest to dział palinologii stosowanej, która zajmuje się analizą pyłkową różnych produktów pszczelich i pyłkiem zbieranym lub zjadanym przez inne owady. Dzięki takiej analizie jesteśmy w stanie stwierdzić skład gatunkowy oraz procentowy danych pyłków. Co w szczególności dla osób uczulonych na pyłek traw i bylicy ma duże znaczenie, gdyż 80% z nich jest na taki miód wielokwiatowy uczulona.

Paleobotanika:

Ziarna pyłku i zarodniki roślin, niezwykle odporne na działanie czynników niszczących, corocznie w porze kwitnienia dostają się do atmosfery, aby po pewnym czasie (najczęściej wraz z deszczem) opaść na ziemię. Gdy trafią na miejsca, gdzie zachodzą procesy sedymentacyjne w warunkach beztlenowych (np. na torfowiska, denne osady jeziorne, itp.), gromadzą się w postaci cienkich warstw, ułożonych jedna nad drugą.Pobranie prób, np. z torfu z całego profilu torfowiska i analiza składu gatunkowego ziarn pyłku i zarodników pozwala określić zmiany składu roślinności w porządku chronologicznym w holocenie.

Palinologia - bada losy pyłku zawieszonego w powietrzu, opadłego na Ziemię i kopalnego.

Analiza pyłkowa pozwala na odtworzenie:

- roślinność regionalna

- roślinność lokalna

- wpływ człowieka

- historia osadnictwa

- klimat

- hydrologia

Z osadów pobiera się z kolejnych warstw próbki i po odpowiednich zabiegach laboratoryjnych można w nich oznaczać liczbę i rodzaj sporomorf, każda próba reprezentuje opad pyłkowy z danego odcinka czasu. Oznaczając pyłek z kolejnych prób, oznaczając procentowy udział poszczególnych taksonów można odtworzyć historię szaty roślinnej na danym terenie. Aby łatwiej prześledzić zmieny jakie zachodziły w kolejnych etapach rozwoju roślinności sporządza się diagram pyłkowy.

Wskaźniki antropogeniczne - pyłek roślin uprawnych oraz taksonów reprezentujących siedliska zmienione przez człowieka

- pyłek roślin uprawnych

- pyłek chwastów polnych

- pyłek chwastów ruderalnych

- pyłek roślin łąkowych

Na podstawie zmian w udziale pyłku drzew i roślin zielnych, a także występowania pyłku wskaźników antropogenicznych w diagramach pyłkowych możliwe jest:

- odtworzenie wpływu człowieka na środowisko przyrodnicze

- rekonstrukcję gospodarki w prehistorii

- prześledzenie rozwoju gospodarki (np. wprowadzenie nowych roślin uprawnych)

9. Mikrofosylia pozapyłkowe w rekonstrukcjach paleoekologicznych:

W materiałach palinologicznych oprócz ziaren pyłku czy szczątków makroskopowych możemy znaleźć również mikrofosylia pozapyłkowe, których rozpoznawanie i identyfikacja z biegiem lat stało się coraz bardziej rozpowszechnione i wykorzystywane ze względu na możliwości jakie za sobą niesie tj. ich przydatność w rekonstrukcjach paleoekologicznych.

Mikrofosylia pozapyłkowe są to inne mikroszczątki poza ziarnami pyłku, które są znajdowane w materiale badawczym. „ Przede wszystkim są to szczątki roślin zarodnikowych oraz grzybów, a także pozostałości niektórych grup organizmów zwierzęcych. (Latałowa 2003) Są to m.in. szczątki zielenic (Chlorophyta), sinic (Cyanobacteria), wrotków (Rotifera), płazińców ( Platyhelminthes) a także zarodniki grzybów.

Są one wykorzystywane do rekonstrukcji warunków w jakich żyły. Dostarczają wielu cennych informacji na temat np. cech środowiska wodnego: zasolenia i odczynu wody, warunków troficznych, temperatury, światła, zawartości wapnia, warunków tlenowych, zmian poziomu wody oraz wpływu człowieka.

Zznaleziska Chlorophyta, rodzaju Pediastrum- Gwiazdoszki. Są to kolonijne, słodkowodne glony, które występują w postaci cenobiów. Struktur zbudowanych z komórek zróżnicowanych na wewnętrzne i brzeżne , posiadające charakterystyczne wydłużone wypustki/ wyrostki. To właśnie dzięki takiemu ułożeniu posiadają swój charakterystyczny przypominający gwiazdę wygląd. Dzięki niemu możemy rozpoznać je do gatunku bądź odmiany. Występują zarówno pospolicie w zbiornikach np. P. boryanum jak i P. duplex jak i bardzo rzadko np. P. tetras ( Kadłubowska 1975).

Na podstawie badań stwierdzono, iż zmiany w składzie gatunkowym związane są ze zmianami statusu troficznego, wahaniami poziomu wody, zasoleniem czy zmianami temperatury, które mogą być przydatne do rekonstrukcji warunków środowiska. Materiały kopalne jezior środkowej Wielkopolski wykazały korelację pomiędzy zawartością gwiazdoszków, a trofią zbiornika i działalnością człowieka w ich sąsiedztwie. Otóż wzrost udziału składników pokarmowych, nutrientów w zbiorniku, czyli wzrost żyzności zbiornika wiązał się także ze wzrostem wystąpień gwiazdoszka. Wykazano także pozytywną współzależność pomiędzy udziałem cenobiów, a zwiększoną aktywnością gospodarczą grup ludzkich. W przypadku zmniejszenia wpływu czynnika antropogenicznego zmniejszała się również kumulacja Pediastrum. Możemy tu wyróżnić dwa główne gatunki/ odmiany gwiazdoszka: Pediastrum boryanum var. cornutum oraz Pediastrum boryanum var. boryanum . Pierwsza odmiana- gwiazdoszek kosmopolityczny, związany ze zbiornikami eutroficznymi. Podgatunek, który wykazuje najsilniejszą korelację z intensywnością faz osadniczych ( Milecka 1997). Drugi także występujący dość pospolicie w zbiornikach o wysokiej trofii, jego zwiększona kumulacja jest także związana ze wzrostem antropopresji.

Natomiast Pediastrum kawraiskyi charakterystyczny jest dla czystych i chłodnych zbiorników oligotroficznych (Komarek Jankowska 2000).

Inną zielenicą, którą chciałabym przedstawić jest Botryococcus sp. Rodzaj ten obejmuje gatunki żyjące głównie w środowisku oligo- lub dystroficznym. Preferują wody chłodne i czyste o odczynie zasadowym, są też również wyjątki, które lepiej rozwijają się w wodach żyznych- eutroficznych. Badania wykazały, że wzrost zawartości omawianych wcześniej gwiazdoszków związany jest w wielu przypadkach ze spadkiem udziału cenobiów Botryococcus. I taka ich cecha może być wykorzystywana do rekonstrukcji paleośrodowisk, a zwłaszcza przy odtwarzaniu trofii wód oraz warunków w jakich powstawał osad zbiorników wodnych.

Do mikrofosyliów pozapyłkowych często spotykanych w materiale kopalnym należą także sinice ( Cyanobacteria). W osadach jeziornych dobrze zachowują się ich pozostałości. Rodzaj Anabena to nitkowate sinice żyjące w wodach stojących lub wolno płynących. I w tym przypadku kumulacja ich szczątków związana jest z eutrofizacją zbiorników, w których żyją. Kolejnnym rodzajem jest Gleotrichia, która także zasiedla głównie wody stojące. Masowe zakwity tego rodzaju wskazują na eutroficzny charakter środowiska (Ich zwiększona obecność wiąże się z dostawą związków fosforu).

Grzyby (Fungi) jako mikrofosylia pozapyłkowe występują w materiale w postaci zarodników oraz strzępek grzybni. Można je wiązać z lokalnym środowiskiem, ponieważ nie rozprzestrzeniają się na duże odległości. Osady zawierające spory udział zarodników grzybów charakteryzują się nasilającym się procesem erozyjnym oraz dostawą krzemionki. Także występuje pozytywna korelacja pomiędzy ich zawartością a wpływem czynników antropogenicznych.

Wpływ na rekonstrukcje warunków środowiska mają także różne grupy organizmów zwierzęcych m.in. Nicienie (Nematoda) występujące w postaci jaj lub innych form przetrwalnikowych. Ich obecność może wskazywać na obecność siedzib ludzkich, z których pochodziły ścieki bytowe wraz z zawartymi nicieniami. Jaja wydalane wraz z odchodami mogą być także znajdowane w osadach zbiorników wodnych do których dostają się w przypadku braku systemu oczyszczania.

Inną grupą organizmów zwierzęcych są wirki (Turbellaria), których pozostałości spotykane są w postaci kokonów o różnej morfologii. Żyją one zarówno na lądzie jak i w wodach słodkich (raczej alkalicznych). Ich wrażliwość na spadek natlenienia wód oraz wzrost ich zanieczyszczenia są dobrym sposobem na badanie i odtworzenie warunków.

Są to główne grupy organizmów, które spotykane są w materiale badawczym i które mogą razem z innymi sposobami badań paleoekologicznych przyczynić się do potwierdzenia bądź negacji założonych warunków jakie panowały w danym okresie.

W preparatach liczonych w trakcie analizy pyłkowej oprócz ziaren pyłku spotyka się także inne mikrofosylia. Są to na ogół szczątki roślin zarodnikowych, grzybów oraz pozostałości niektórych grup organizmów zwierzęcych. Wiele z nich ma dużą wartość wskaźnikową dla rekonstrukcji lokalnych warunków środowiska.

Analizę wybranych mikrofosyliów pozapyłkowych przeprowadzona się na tych samych próbach przygotowanych do analizy palinologicznej. Przedstawiają one te mikrokomponenty, które wytrzymują procedury chemiczne z działaniem kwasu solnego, mieszanki acetylizującej, zasady potasowej czy kwasu fluorowodorowego. Identyfikację tych mikrofosyliów prowadzono równolegle z identyfikacją ziarn pyłku i zarodników.

Próby osadów biogenicznych poddane preparatyce do celów analizy palinologicznej zawierają, poza ziarnami pyłku szereg mikrofosyliów stanowiących potencjalne źródła informacji paleoekologicznych, zwłaszcza w odniesieniu do lokalnych warunków środowiskowych, panujących w obrębie basenu akumulacyjnego.

Mikrofosylia pozapyłkowe:

• Chlorophyta- zielenice występują licznie w zbiornikach wodnych, wchodząc w skład fitoplanktonu. W osadach często napotyka się na ich przedstawicieli w ilościach masowych. Na ogół bardzo dobrze zachowują się w materiale, jednak w większości jesteśmy w stanie tylko oznaczyć dane taksony do rodzaju.

• Cyanobacteria- Grupa ta jest bardzo obiecująca w rozwiązywaniu zagadnień paleolimnologicznych, związanych ze zmianami troficznymi zbiorników. Nagromadzenia kopalnych tafocenoz przechowują szczątki niektórych masowo reprezentowanych przedstawicieli tej grupy. Często takie mikrofosylia w obrębie rodzaju wykazują pewne różnice morfologiczne wskazujące zróżnicowanie gatunkowe.

• Rotatoria- wrotki należą do organizmów powszechnie występujących w zbiornikach słodkowodnych, spotykane również na mchach i w piasku. W materiałach kopalnych zachowują się ich pozostałości w postaci jaj zimowych posiadających grubą osłonkę, której morfologia umożliwia identyfikację taksonomiczną. Jednak słaba znajomość morfologii pozostałości należących do Rotatoria ogranicza pełniejsze wykorzystanie paleolimnologicznych. Często nawet nie ich szczątki nie są rozpoznawalne w materiale badawczym.

• Porifera Gąbki są organizmami związanymi wyłącznie ze środowiskiem wodnym. Dojrzałe osobniki prowadzą osiadły tryb życia, przyczepione do dna lub podwodnych przedmiotów. Szkielet gąbek słodkowodnych zbudowany jest z krzemionkowych igieł (makroskleryty), drobniejszych igiełek skórnych oraz dwutarczek zwanych też amfidyskami. Pozostałości te zachowują się w materiale kopalnym. Nie można okreslic gatunku na podstawie igieł jednak już studiowanie amfidysków daje lepsze rezultaty i pozwala dokładniej oznaczyć dane szczątki. Obecność gąbek w dużej ilości świadczy o biotycznej czystości oraz obfitości pokarmu w postaci nanoplanktonu.

• Ciliata- orzęski należą do bardzo dobrych wskaźników zanieczyszczeń wód, pełniąc pierwszoplanowa rolę w systemie saprobów. W materiałach kopalnych niestety ich szczątki nie są rozpoznawalne, poza nielicznymi wyjątkami posiadającymi trwałe pancerzyki jak przedstawiciele rodziny Tintinnidae.

• Turbellaria- pozostałości wirków zachowują się dobrze w stanie kopalnym w postaci kokonów. W preparatach mikroskopowych napotykane są pozostałości wirków prostojelitowych, wytwarzających drobne kokony, zimowe jako trwałe o grubszej skorupce oraz letnie o skorupce cienkiej.

• Nematoda- zdarzają się też w materiale kopalnym pozostałości po pasożytniczych nicieniach. Subfosylia takie występują pod postacią jaj.

• Fungi- spotykane bardzo często pod postacią zarodników lub strzępek grzybni. Szczegółowe badanie tej grupy organizmów wydają się bardzo pożądane, gdyż ogólny udział pozostałości grzybów pełniących w ekosystemach rolę destruentów posiada również ważne znaczenie paleoekologiczne.

10. Archeobotanika - cele i zagadnienia badań:

 Archeobotanika jest nauką badająca materiał roślinny pobrany podczas wykopalisk archeologicznych. Prace archeobotaniczne prowadzone są we współpracy z archeologami. Uzyskane wyniki stanowią podstawę dla rekonstrukcji warunków życia człowieka oraz różnych aspektów wykorzystywania roślin w poszczególnych okresach prahistorii oraz w średniowieczu (historia upraw i roślin uprawnych, rośliny użytkowe, zbierane ze stanu dzikiego).

Przedmiot badań: poznanie wzajemnego związku między człowiekiem, a roślinami w przeszłości na podstawie wszystkich szczątków roślinnych zachowanych na stanowiskach archeologicznych.

Zakres badań:

wpływ człowieka na rośliny:

badanie różnych form wykorzystywania roślin przez człowieka

• badanie zmian we florze i roślinności wywołanych działalnością człowieka

• badanie ewolucji gatunków uprawnych

wpływ roślin na człowieka

- poznanie wpływu środowiska przyrodniczego i dostępnych zasobów roślinnych na rozwój cywilizacji ludzkich

Źródła:

• podstawowym materiałem badań są nagromadzenia obumarłych fragmentów roślinnych tzw. zespoły szczątkowe

• zespoły te tworzą się w wyniku działalności człowieka i zachowują się w warstwach lub obiektach archeologicznych, które w całości lub znacznej części zawdzięczają swoje powstanie człowiekowi określane są jako archeologiczne szczątki roślinne(szczątki archeobotaniczne)

Zagadnienia:

1. Powstanie, rozwój i rozprzestrzenianie się roślin uprawnych i rolnictwa(łączy historię ewolucji gatunków i ich późniejszych wędrówek z historią człowieka i układów społecznych) -> badania w Europie, na Bliskim Wschodzie, w Ameryce, Azji Wschodniej pozwoliły wyjaśnić pochodzenie i drogę wędrówek roślin uprawnych Starego i Nowego Świata

1. Rośliny dzikie zbierane do celów użytkowych (obecność roślin dziki na stanowisku archeologicznym o znanych właściwościach użytkowych i w stanie wskazującym na ich użytkowanie)

• same rośliny i sposobu ich wykorzystania

• rola roślin w systemie gospodarki łowiecko - zbierackiej

• Historia flory i roślinności synantropijnej -> rośliny dziko rosnące zachowane na stanowiskach archeologicznych - w mniejszym stopniu świadczą o zbiorowiskach naturalnych

• Sposoby działalności gospodarczej:

• pozyskiwanie i konsumpcja żywności

• materiał opałowy

• handel,

• budownictwo

• sezonowość zasiedlania terenu

• lecznictwo i czynności kultowe, itp.

Określenie pokrewieństwa dawnych roślin uprawnych ze znanymi dzisiaj gatunkami -> metody biochemiczne i genetyczne

Ulepszanie metod w archeobotanice:

• sposobu pobierania prób

• analizy i interpretacji danych

• nowe sposoby oznaczania roślin: metody biochemiczne, fizyczne

Cele:

1. poznanie roślin, które w sposób szczególny były związane z człowiekiem w przeszłości

1. odtworzenie flory i roślinności w obszarze objętym bezpośrednią działalnością człowieka

2. poznanie znaczenia tych roślin w gospodarce pra- i wczesnodziejowej.

11. Znaczenie analizy makroskopowych szczątków roślin w rekonstrukcjach i historii ekosystemów wodnych i bagiennych:

Szczątki makroskopowe stanowią cenny materiał do badania historii flory
i roślinności. Umożliwiają one w znacznie większym stopniu niż sporomorfy(ziarna pyłku
i zarodniki) dokładne oznaczenie gatunku. Najlepiej do tego celu nadają się owoce i nasiona, dzięki ich specyficznej, konkretnej dla gatunku budowie anatomicznej i morfologicznej, trudniejsze

Osady biogeniczne dużych miąższości, bądź znaczne nagromadzenia osadów mineralnych zawierające detrytus roślinny i zwierzęcy dają dobrą gwarancję rejestru minionych procesów i wydarzeń.

Większość szczątków pochodzi z najbliższego otoczenia zbiorników, w których zostały znalezione - owoce, nasiona, inne części roślin rzadko są przenoszone na dalsze odległości. Mając listę oznaczonych gatunków na badanym stanowisku można przystąpić do odtwarzania warunków, jakie panowały w badanym zbiorowisku. Oznaczone taksony umieszczane są na diagramie makroszczątków zgodnie z położeniem w profilu.

Biowskaźniki, czyli rośliny wykazujące określone wymagania co do temperatury
i wilgotności, są szczególnie pomocne w badaniach biosfery paleoklimatycznej.

Biowskaźniki przyczyniają się do ustalenia średniej temperatury najcieplejszego
i najzimniejszego miesiąca w roku i zależności wilgotności. Pojawienie się nowego taksonu zanik taksonów obecnych w warstwie profilu, duże albo małe ich nagromadzenie - świadczą o zmianach, które zachodziły w badanym ekosystemie. Dzięki bioindykatorom można określić jak zmieniał się poziom wód w zbiorniku, jak wyglądała trofia, natlenienie zbiornika czy też jego temperatura. Te informacje stwarzają natomiast podstawy do bardziej obszernej rekonstrukcji typu roślinności oraz określenia zmian zachodzących w środowisku roślin, a przez to do ustalenia zmian klimatycznych, które stymulują takie przemiany.

Przykładowe biowskaźniki:

• Rośliny mówiące o wysokości stanu wody

• Niski poziom wody zbiornika: znalezienie makroszczątków takich roślin jak: Menyantes trifolia; Comarum palustre, rodzaj Carex, Thelypteris palustris, Cladium mariscum świadczy o zabagnionym terenie z niskim poziomem wody

• Wahania poziomów wody: glony Desmidiaceae, zygospory Zygnemataceae makroszczątki zwierzęce tj.: korzenionóżki (Testacea)

• Niewielkie podniesienie poziomu wody: Najas minor, Nymphaea alba, Nymphaea lutea, rodzaj Chara, Sagittaria sagittifolia, Alisma plantago - aquatica, te same rośliny mogą świadczy o obniżeniu poziomu wody, zależy to od składu gatunkowego warstw poprzednich, jeśli w poprzednich warstwach obecne były gatunki charakterystyczne dla wysokiego poziomu wody można wnioskować, że teraz następuje jego zarastanie, szczególnie przy dużym nagromadzeniu makroszczątków wyżej wymienionych roślin

• Zanik gatunków rosnących na brzegach zbiornika tj.: Typha latifolia, T. angustifolia, Equisetum fluviatile, Oneathe aquatica

• Zasolenie zbiornika

Obecność roślin, które mogą znieść zasolenie zbiornika: Ruppia maritima, Bulboschoeris maritimus, Najas maritima,

2. Trofia zbiornika - dzięki znajomości wymagań ekologicznych taksonów współczesnych możemy wnioskować o stanie trofi. Przy wnioskowaniu o trofi trzeba wziąć pod uwagę stosunek obecnych taksonów do siebie.

• zbiorniki oligotroficzne - przykłady roślin

• Lobelia jeziorna (Lobelia dortmana), Brzeżyca jednokwiatowa (Littorella uniflora), Elista wodna (Luronium natans), Poryblin jeziorny(Isoëtes lacustris)

• zbiorniki eutroficzne

• liczne szczątki rodzaju Lemna, Nuphar lutea, Potamogeton natans, Nympaea alba, Nyphaea lutea, Typha sp., Phragmites australis, Ceratophylum demersum, Batrachium aquatile,

3. rośliny bagienne - ich obecność świadczy o zabagnieniu terenu np.:

rodzaj Carex, Mentha aquatica, Iris pseudocorus, Galium palustre, Cicuta wirosa

4. rośliny torfowisk - Utricularia intermedia, Erica tetralix, Eriophorum angustifolium, Calla palustris - zarastające zbiorniki humusowe, pH<7; Caltha palustris, Fillipendula ulmaria, Juncus effusus, Juncus stygius, Myositis palustris.

REKONSTRUKCJA ZBIOROWISK ROŚLINNYCH

1. Zasada aktualizmu

na skorupę ziemską działały takie same czynniki w przeszłości jak i teraz
i wywoływały takie same skutki choć tempo ich zachodzenia było inne

2. Znajomość wymagań roślin dziś żyjących

gatunki roślin obecnie i w przeszłości miały takie same wymagania ekologiczne

3. Znajomość zasięgu występowania gatunków i roślinności teraźniejszej(szczególnie przy interesujących wymaganiach ekologicznych gatunku - historia flory)

REKONSTRUKCJA WARUNKÓW PALEOEKOLOGICZNYCH - do wyżej przedstawionych wniosków dochodzimy dzięki, między innymi, tym metodom. (Tak żeby wiedzieć. )

1. Metody

1. analiza syntaksonomiczna

2. ekologiczne liczby wskaźnikowe

3. autekologia gatunków - najmłodsza metoda

4. cechy biologiczne gatunku(trwałość, sposób rozmnażania, fenologia, wysokość, itp.)

5. mapa roślinności potencjalnej danego obszaru

metoda fitosocjologiczna

• proste uporządkowanie oznaczonych gatunków w sposób, który umożliwia odtworzenie warunków paleoekologicznych

• konkretne zbiorowiska występują w konkretnych warunkach ekologicznych, biogeograficznych i historycznych. Warunki ekologiczne są określone przez wymagania ekologiczne poszczególnych gatunków, wchodzących w jego skład
  i konkurujących między sobą. Każdy gatunek ma szerszą amplitudę ekologiczną niż cały zespół, dzięki temu ściśle zdefiniowany zespół roślinny jest czułym wskaźnikiem warunków środowiskowych, w których występuje.
  Zespoły o podobnym składzie flory łączymy w jednostki wyższego rzędu(związki, rzędy, klasy zespołów). One też są wykorzystywane do wnioskowania
  o warunkach środowiskowych

• Zakładamy, że obecność w badanym materiale subfosylnym charakterystycznych gatunków dla jakiegoś syntaksonu(zbiorowiska) dowodzi istnienia w okolicy badanego stanowiska siedliska odpowiedniego dla rozwoju zbiorowisk podobnych do zbiorowisk wchodzących w skład tego syntaksonu
  (potwierdzone w porównianiu flor opisanych ze stanowisk archeologicznych
  z florami występującymi obecnie)

• wnioski są tylko HIPOTEZAMI, a nie dowodami na to, że tak było naprawdę(są przypadki, w których gatunki w przeszłości miały inną przynależność syntaksonomiczną

ekologiczne liczby wskaźnikowe

• opisują w skali kilkustopniowej warunki siedliskowe typowe dla danego gatunku, czyli takie w jakich gatunek najczęściej występuje w przyrodzie

• odnoszą się do warunków życia roślin w sposób względny, w stosunku do innych roślin

• nie definiują w ścisłym znaczeniu wymagań fizjologicznych rośliny, nie obejmują pełniej amplitudy ekologicznej badanego gatunku, obrazują lokalną bądź regionalną skalę dostępnych mu stanowisk

• pozwalają jednolicie i zwięźle opisać warunki ekologiczne panujące w badanych płatach roślinności i statystycznie, komputerowo przetworzyć te dane

autekologia gatunków - funkcjonalna interpretacja danych botanicznych

• metoda oparta na koncepcji strategii życiowych roślin - genetycznie uwarunkowane cechy osobników(adaptacje), umożliwiające gatunkom utrzymanie się w konkretnym środowisku(wielkość, tempo wzrostu, tempo rozwoju ontogenetycznego, płodność, podział materii na podstawowe procesy życiowe, długowieczność)

• gatunki przystosowane do jakiegoś środowiska mają szereg wspólnych cech adaptacyjnych - określone typy funkcjonalne

• gatunki z różnych siedlisk, co za tym idzie mają różne typy funkcjonalne, które pozwalają na określenie ekologicznych cech środowiska, w którym te rośliny występują

• metoda ta wykorzystuje cechy, które są łatwe do zmierzenia i pozwala na wyciągnięcie wniosków o warunkach środowiskowych na podstawie kombinacji tych samych cech stwierdzonych u innych gatunków

• została opracowana w drugiej połowie XX w. przez archeologów z uniwersytetu
  w Sheffield

12. Sposoby odtwarzania wpływu człowieka na środowisko przyrodnicze w przeszłości:

Paleobotanika, dzięki identyfikacji i analizie szczątków roślinnych (pyłków i/lub szczątków owoców i nasion) pozwala m.in.

na:

• odtworzenie dziejów zasiedlenia danego miejsca (na podstawie analizy zmian w diagramie pyłkowym - palinologia)

• ustalenie właściwości środowiska naturalnego w danym okresie (na podstawie znajomości warunków, w których rosną gatunki zidentyfikowane dzięki obecności pyłku lub makroszczątków roślinnych w depozytach archeologicznych);

• odtworzenie charakteru gospodarki i rodzaju spożywanych pokarmów roślinnych (rodzaje uprawianych i zbieranych roślin);

• ustalenie preferencji kulturowych do korzystania z pewnych gatunków roślinnych (jeśli pewne gatunki są nadreprezentowane w spektrach pyłkowych).

Archeozoologia dzięki identyfikacji i analizie szczątków zwierzęcych pozwala m.in. na:

- ustalenie jakie zwierzęta były eksploatowane konsumpcyjnie, jakie były hodowane, na jakie polowano - a więc również na

odtworzenie warunków środowiska i ustalenie preferencji kulturowych;

- ustalenie wielkości stada i ilości spożywanego mięsa;

- rekonstrukcję cech morfologicznych zwierząt w przeszłości (dane dotyczące ewolucji zwierząt)

Paleoentomologia, dzięki identyfikacji i analizie szczątków owadów pozwala na:

- ustalenie warunków klimatycznych (temperatury powietrza, wilgotności), roślinności, pokrywy glebowej i świata

zwierzęcego (pasożyty) oraz intensywności działań ludzkich.

Paleolimnologia, dzięki identyfikacji i analizie szczątków organizmów żyjących w wodach śródlądowych (głównie okrzemek i wioślarek), pozwala na:

- odtworzenie przemian klimatycznych i procesów antropogenicznego zmieniania krajobrazu, ponieważ poszczególne

warunki mają określone wymagania środowiskowe.

Antropologia fizyczna, dzięki identyfikacji i analizie szczątków kostnych człowieka, pozwala na:

a) ustalenie cech anatomicznych człowieka w przeszłości (dane dotyczące ewolucji człowieka);

b) ustalanie zmienności człowieka w czasie i przestrzeni

c) ustalenie stanu i struktury biologicznej populacji pradziejowych,

d) ustalenie przyczyn śmierci i nękających chorób,

e) ustalanie pokrewieństwa na podstawie grup krwi i badania DNA

f) ustalenie reakcji morfologicznych człowieka na warunki życia w pradziejach

Informacje dodatkowe:

Ziarna pyłku po acetolizie wyglądają wszystkie tak samo, a owoce i nasiona niektórych roślin często nie zmieniają koloru.
Źródłem zanieczyszczenia mogą być:

• osady, szczątki roślin występujących obecnie we wtórnym złożu

• rośliny kwitnące i owocujące w pobliżu

• pyłek, nasiona, owoce i inne fragm. które występuje we współczesnej glebie.

Transport wodny odgrywa pewną rolę w osadach rzecznych, w jeziorach przepływowych, w jeziorach górskich(szczątki z wyższych pięter niesione przez wiatr, potoki górskie, wody opadowe). Również transport po lodzie i śniegu w pewnych przypadkach może występować. Wówczas do osadu dostają się szczątki roślin w tym samym wieku co z osadu, ale przeniesione z innych zbiorowisk roślinnych.

Dla poznania roślinności jakiegoś okresu mają znaczenie tylko te szczątki, które są współczesne osadowi. Szczątki makroskopowe mogą występować na wtórnym złożu albo
w postaci całych kompleksów przeniesionych wraz z powrakami(odspojony fragment osadu, przemieszczony od skały z której pochodzi) osadu różnej wielkości, albo jako pojedyncze owoce lub nasiona wymyte z osadów starszych i ponownie osadzone w osadach młodszych, np. z zachodniej Syberii podaje się ponad 200 gatunków roślin trzeciorzędowych, które były znajdowane na wtórnym złożu w osadach holoceńskich, a niektóre z nich bardzo często.
Duże znaczenie dla wykrycia składników z różnego wieku we florze karpologicznej(http://pl.wikipedia.org/wiki/Karpologia) ma zarówno dokładna analiza profili geologicznych i charakter osadu jak i wygląd okazów kopalnych: czy są w jednakowy sposób sfosylizowane, czy nie noszą śladów obtoczenia, czy są jednakowo zmienione w stosunku do form dzisiejszych.

Miejsce badań:

1. badania regionalnych zmian roślinności: środek dużych jezior - wpływ roślinności lokalnej jest tutaj zwykle niewielki. Najlepiej zbadać kilka profilów z jednego zbiornika - bogata lista gatunków i możliwość porównania wyników

2. datowanie palinologiczne - miejsce, które umożliwią za pomocą innych metod
   np. obserwacja warstw, powiązanie danego obiektu z określonym poziomem
   w diagramie pyłkowym]

---