Prace na olimpiady i konkursy biologiczne.doc

 
STRUKTURA WIEKOWA POPULACJI KOMARA
 
Streszczenie
Przedmiotem mojej pracy badawczej pt.: "Struktura wiekowa populacji" było określenie struktury wiekowej populacji komara pospolitego (Culex pipiens) w akwarium. Hodowla wykazała, iż olbrzymi wpływ na kształtowanie piramid wieku w określonych, 5-ciodniowych odstępach czasu, miała śmiertelność. Uwarunkowana była w znacznym stopniu temperaturą otoczenia, a także uszkodzeniami mechanicznymi aparatów oddechowych larw. Rozwój osobniczy komarów uzależniony był od temp. otoczenia i pH wody. Najszybszy miał miejsce w temp. ok. 25oC i pH 6.0 i trwał ok. 10-13 dni. Badania nad tempem rozwoju potwierdziły tezę Beklemiszewa (nr 8): "Najszybsze tempo rozwoju komara przypada na temp. 18-28oC".
 
Wstęp
Lato jest czasem wycieczek i różnych wypraw terenowych. Będąc uczestnikiem takiej eskapady zauważyłam, że komary stały się coraz bardziej dokuczliwe. Zaciekawiło mnie, co wpływa na tak dużą ich liczebność.
Dość powszechnie występującym gatunkiem komara w Polsce jest Culex pipiens. Komary te występują w środowisku wiejskim, podmiejskim i miejskim. Lęgną się w brudnych wodach, ściekach, kanałach, kałużach, rynnach, beczkach z wodą, zbiornikach naturalnych na skraju lasu i na obszarach łąk. Jednak prowadzenie doświadczenia w ich naturalnym środowisku byłoby trudne z wielu powodów np. wielkości obszaru obserwacji. Postanowiłam więc odłowić komary i założyć hodowlę.

Warto podkreślić, że biologia tego gatunku jest bardzo ciekawa. Mimo iż samice Culex pipiens odżywiają się podobnie jak samce nektarem kwiatowym, to do wydania potomstwa potrzebują krwi ptaków. Ciekawym jest też fakt, iż zapłodnione samice mogą zimować w pomieszczeniach o temp. poniżej 10oC nie pobierając pożywienia. Zanotowano także coraz częstsze ataki na ludzi, co może być przyczyną chorób. Ślina Culex pipiens wywołuje alergię skóry, a sam komar może przenosić ornitozy, malarię ptasią, encefality, wirusy eurotropowe z ptaków domowych i dziko żyjących na zwierzęta domowe i ludzi (nr 2,7).
 
Materiały i metody
  Badania na temat: "Struktura wiekowa populacji komara" przeprowadzono w terminie od 17.08.2000 do 16.09.2000.
Królestwo: Zwierzęta (Zea)
Typ: Stawonogi (Arthropoda)
Podtyp: Tchawkodyszne (Tracheata)
Gromada: Owady (Insecta)
Rząd: Muchówki (Diptera)
Rodzaj: Komar (Culex)
Gatunek: Komar pospolity (Culex pipiens) (nr 4)
Materiał badawczy, tzn. larwy komarów, pobrano dnia 17.08.2000 ze stawów hodowlanych mieszczących się na terenie polno-łąkowym w okolicach Olecka. Do odłowu larw użyto pończochy rozciągniętej na drucie, który z kolei osadzono na patyku o dł. 2m. Materiał pobierano z powierzchni wody za pomocą tej "siatki". Spośród odłowionych okazów oddzielono larwy komara pospolitego (Culex pipiens). Dokonano tego przy pomocy zamieszczonych ilustracji i lupy. Odłowioną populację umieszczono w akwarium o wymiarach 55 cm x 25 cm x 50 cm. Larwy przeniesiono do akwarium wraz z wodą pochodzącą ze stawu. W celu ułatwienia obliczeń użyto kratki pomocniczej, o wymiarach 10 cm x 10 cm i oczkach o wymiarach 2 cm x 2 cm, wykonanej z drutu. Kratkę umieszczono w akwarium na pływakach z korka, dzięki czemu unosiła się na powierzchni wody.
Liczenie larw, poczwarek i osobników dorosłych odbyło się w następujący sposób:
1. Policzono larwy znajdujące się w 9 oczkach dwu sąsiednich boków kratki.
2. Obliczono średnią ilość larw przypadających na 1 oczko, a następnie na całą kratkę.
3. Obliczono średnią ilość larw przypadającą na powierzchnię akwarium.
4. W podobny sposób obliczono liczbę poczwarek i osobników dorosłych.
W akwarium umieszczono termometr, a zbiornik przykryto gazą, co zapobiegało samodzielnemu wydostawaniu się osobników dorosłych poza obręb akwarium. Akwarium umieszczono w miejscu dobrze nasłonecznionym i przewiewnym. Poza akwarium umieszczono drugi termometr do mierzenia temp. powietrza. Odczyn wody zmierzono za pomocą papierka uniwersalnego. Obserwacje prowadzono w odstępach 5-ciodniowych. Oddzielnie liczono larwy, poczwarki i osobniki dorosłe. Osobniki dorosłe, po ich policzeniu, usuwano poza obręb zbiornika, co zapobiegało powtórnemu liczeniu.

Wyniki
1. Liczebność osobników poszczególnych klas wiekowych (larwy, poczwarki, dorosłe) przedstawiona za pomocą piramid wieku.



 

2. Wykres ilustrujący zmiany temperatury wody i powietrza w czasie trwania obserwacji.

Dyskusja
    Przedstawione wyniki opisują przebieg zmian liczebności poszczególnych klas wiekowych populacji komara pospolitego w przeciągu 30 dni obserwacji. Populacja ta należy do rozwijających się w pierwszych 20 dniach obserwacji. Wyraźna jest tu przewaga larw, pomimo ich stosunkowo dużej śmiertelności, nad resztą klas wiekowych. Culex pipiens obrał strategię rozrodczą typu "r". Osobniki w szybkim tempie (10-13 dni w sprzyjających warunkach) osiągnęły zdolność do rozrodu. (nr 4) Wysoka śmiertelność larw może wydawać się dziwna przy braku wrogów naturalnych np.: roztocze, grzybyniektóre drapieżne larwy z rodziny Chaoborinae. Przypuszczalnie wpływ ograniczający miała tu temperatura. Mimo, iż hodowla prowadzona była w mieszkaniu, warunki mogły okazać się niewystarczające. Temp. wody wahała się w granicach 14-16oC w przeciągu pierwszych 15 dni obserwacji. Czas działania niekorzystnych warunków był dość długi i mógł także przyczynić się do śmiertelności larw. Nie można wykluczyć, że na jej zwiększenie miały wpływ uszkodzenia mechaniczne aparatów oddechowych larw podczas odłowu. Trzeba przy tym zauważyć, ze poczwarki wykazały większą odporność na niekorzystne warunki środowiskowe niż larwy. Temp. mogła mieć również wpływ na czas rozwoju owadów.

Zgodnie z wykresem najszybsze tempo rozwoju przypada na temp. 18-28oC. Natomiast Kadłubowski (nr 2) stwierdza, że przypada ono na temp. 25-26oC i wtedy trwa 13 dni. Teraz łatwo wytłumaczyć stosunkowo małą liczebność osobników dorosłych. Andrewarth (nr 8) twierdził jednak, że krótkotrwałe fluktuacje temp. nie wykraczające poza punkty krytyczne, nie wpływają na tempo rozwoju, które odpowiada uzyskanemu w temp. przeciętnej. Jednak poprawa warunków pogodowych, tzn. nasłonecznienia i temp., w okresie od ok. 30.08.2000 spowodowała dynamiczniejszy rozwój populacji. Temp. wody wzrosła do ok. 20oC, a powietrza do ok. 25oC i skróciła czas rozwoju o 3 dni. Zatem zakończenie rozwoju i osiągnięcie dojrzałości płciowej wiąże się z określonymi wymaganiami termicznymi. Nie bez znaczenia było także pH wody. Lumiaho i Itämies (nr 5) prowadząc badania nad komarami w Finlandii w latach 1976-77 zauważyli, że najszybszy rozwój larw zachodzi w lekko kwaśnej wodzie. Jednak zakres występowania larw przypada na wody o pH od 5.0 do 6.0. Woda w akwarium miała pH=5.6. Zatem pH środowiskowe również mogło mieć wpływ na letalność larw. Warto zaznaczyć, że larwy gromadziły się skupiskowo wokół przedmiotów pływających po wodzie (np. kratka), jak też przy brzegach akwarium. Ten sposób rozmieszczenia w znacznym stopniu utrudniał liczenie. Mógł się też stać powodem przynajmniej częściowego zafałszowania wyników. Takie zachowania owadów ułatwiają oddychanie. Larwy komarów oddychają powietrzem atmosferycznym, podczepiając się do błonki powierzchniowej za pomocą tzw. syfonu - rurki oddechowej znajdującej się na końcu ciała (nr 3).
Obserwacje nad populacją Culex pipiens były prowadzone w środowisku sztucznym. Stąd też, populacja z rozwijającej się szybko przeobraziła się w kierunku ustabilizowanej (między 20-25 dniem obserwacji). Istotne jest również to, że sztuczne warunki hodowli uniemożliwiły wzięcie pod uwagę rozrodczości. Komary dorosłe po policzeniu usuwano poza obszar akwarium, co uniemożliwiło wydanie potomstwa. Poza tym, samice Culex pipiens do wydania potomstwa potrzebują krwi zwierzęcia stałocieplnego (nr 1,2), a pobranie jej uniemożliwiła siatka zamocowana na akwarium.
 
Cytowane piśmiennictwo:
1. Demel K. "Zwierzę i jego środowisko. Wstęp do ekologii zwierząt" (1964) PWN, Warszawa, s. 324
2. Kadłubowski R. "Zarys parazytologii lekarskiej" (1983) PZWL, Warszawa, s.336-338
3. Lewandowski K. B. "Krainy jezior w Polsce" (1992) PWRiL, Warszawa, s 168
4. Lewiński W. "Biologia. Podręcznik dla klasy II liceum ogólnokształcącego o profilu ogólnym i biologiczno-chemicznym" (1996), Wydawnictwo "Operon", Reda, s.295
5. Lumiaho I., Itämies J.. "On the phenology and ecology of mosquito larvae (Diptera: Culicidae) at Vvihanti, central Finland", Departament of Zoology, University of Oulu, Finland, s. 1-6
6. Sander H. "Zwierzęta świata. Owady", 1989, Warszawa, PWN, s.370-371
7. Skierska B. "Komary (Diptera: Culicidae) zachodniej części wyspy Wolin i południowo-zachodniej części Uznamu" (1974), PTPN, Wydział matematyczno-przyrodniczy. Prace komisji biologicznej. Tom XXXVI, Poznań, s. 4-96,70-71
8. Trojan P. "Ekologia ogólna" (1975) PWN, Warszawa, s. 134-150
9. Wymowska Z. "Zarys parazytologii lekarskiej" (1985) PZWL, Warszawa, s. 74-75

Autor: Grzegorz Kot
Opiekun: mgr Elżbieta Milewska
Klasa: IV "a"
Szkoła: LO w Olecku
 
Streszczenie
 
Poddałem analizie wpływ nasion kopru na kiełkowanie nasion innych warzyw (marchwi, ogórka, buraka, cebuli). Moje badania zaowocowały następującymi wynikami:
1. Koper nieznacznie wpływał na kiełkowanie nasion buraka i marchwi;
2. Najsilniejszy wpływ kiełkujących nasion kopru stwierdzono na kiełkowanie nasion ogórka;
3. Znajomość wzajemnych oddziaływań allelopatycznych kiełkujących nasion może wpływać na osiągane plony.
Badania potwierdziły allelopatyczny wpływ nasion kopru na badane warzywa.
 
WSTĘP
 
Allelopatia, czyli rodzaj roślinnej obrony przy użyciu broni jaką jest chemia. Z gospodarczego punktu widzenia może być ona pozytywna lub negatywna. Substancje wydzielane przez roślinę mogą pobudzać wzrost innych roślin, np. kąkol polny ma dodatni wpływ na rozwój pszenicy, a łubin na ziemniaki. Allelopatia może powodować np. zmniejszenie szybkości wzrostu nasion, zatykanie rurek sitowych u roślin, co zmniejsza dopływ asymilatów.
Przechadzając się po ogródkach działkowych zauważyłem, że w wielu miejscach koper siany jest w obecności innych roślin. Zastanowiło mnie, czy "wszechobecny" koper oddziaływuje na rosnące obok niego gatunki warzyw. Podjąłem próbę wyjaśnienia wpływu kopru na proces kiełkowania nasion warzyw pospolicie uprawianych w polskich ogrodach - marchwi, buraka, cebuli i ogórka.
 
METODY PRACY
 
Badania prowadzono metodą laboratoryjną. Przeprowadzono trzy serie badań. Każda seria składała się z 80 prób badawczych, w czym było 10 prób kontrolnych dla każdego gatunku i odpowiednio 10 prób badawczych dla każdego gatunku z koprem. Na plastikowych tackach umieszczono ligninę. Nasiona ułożono pensetą w równych odstępach w 3 rzędach po 10 sztuk. Tacki okryto folią spożywczą i dodano strzykawką równą ilość wody. Obserwacje rozpoczęto w trzecim dniu po wysianiu nasion. Badania prowadzone były przez 24 dni. Wyniki notowane były w tabelach. Aby woda nie miała wpływu na wyniki badań gotowano ją około 20 min., po czym chłodzono i dopiero wtedy używano do badań.
 
Materiały potrzebne do realizacji badań:
 
1. Tacki plastikowe
2. Lignina
3. Penseta
4. Nasiona
5. Strzykawka
6. Woda
7. Folia spożywcza
 
Wyniki obserwacji poddano opracowaniu matematycznemu. Wyznaczono wartości średnie ilości skiełkowanych nasion poszczególnych gatunków warzyw i nasion tych warzyw z koprem w trzech seriach razem. Zebrane wyniki przedstawiono w postaci tabeli zbiorczej i diagramów słupkowych.
 

Dyskusja
 
     Allelopatia to wzajemne oddziaływanie roślin rosnących razem lub uprawianych po sobie, za pośrednictwem związków chemicznych, wydzielanych przez te rośliny (fitoncydy, antybiotyki) lub pochodzących z ich rozkładu. Zjawisko allelopatii polega na hamowaniu lub pobudzaniu rozwoju i wzrostu gatunku podlegającego wpływowi allelopatycznemu.
    Przeprowadzone przeze mnie badania wykazały allelopatyczny wpływ kiełkujących nasion kopru na kiełkowanie badanych warzyw. Największy wpływ wywierały kiełkujące nasiona kopru na kiełkowanie nasion ogórka. Porównano wartości średnie siły kiełkowania nasion ogórka i nasion ogórka w obecności kiełkujących nasion kopru. Stwierdzono, że kiełkujące nasiona kopru powodują zmniejszenie siły kiełkowania nasion ogórka średnio o 23% do 30% w poszczególnych próbach. Najmniejszy wpływ miały one natomiast na nasiona marchwi, różnica wynosi od -6,6% do 10% i na nasiona buraka - różnica od -3,3% do 10%. Ujemne wartości świadczą o tym, że pozornie początkowo koper przyspieszał kiełkowanie nasion tych warzyw, jednak później wartości te ulegały zmianie, co świadczy o negatywnym wpływie kopru na siłę kiełkowania tych nasion.
    Zjawisko allelopatii powszechne jest również u roślin pustynnych. Wydzielają one do gleby substancje toksyczne, które szkodzą roślinom o najbardziej podobnych wymaganiach pokarmowych.
Przeprowadzone badania nie odbiegają od opisanych w literaturze fachowej i wskazują na to, że pewne związki wydzielane przez koper powodują spowolnienie kiełkowania nasion marchwi, buraka, ogórka i cebuli.
    Zjawisko allelopatii jest mało znane wśród rolników i działkowiczów, co było dla mnie nie lada zaskoczeniem, ponieważ przechadzając się po ogródkach działkowych znalazłem w wielu miejscach koper rozsiany razem z innymi warzywami. Wynika z tego moja rada dla działkowiczów, że powinni siać koper na oddzielnych grządkach z dala od takich roślin jak badane: ogórek, marchew, cebula czy burak.
 
Piśmiennictwo
 
1. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee (1996) BIOLOGIA, MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa.
2. Jadwiga Michejda, Lech Ratajczak (1976) Ćwiczenia z fizjologii roślin, PWN, Warszawa.
3. Witold Czerwiński (1977) Fizjologia roślin, PWN, Warszawa.
4. (1995) Nowa encyklopedia powszechna PWN, tom I A-C, PWN, Warszawa.
5. Alicja Szweykowska, Jerzy Szweykowski (1999) Botanika, PWN, Warszawa.
6. Bolesław Broda (1998) Zarys Botaniki Farmaceutycznej, PZWL, Warszawa.
7. Endmund Malinowski (1987) Anatomia roślin, PWN, Warszawa.