ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΔΡΑΜΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΑΣΟΠΟΝΙΑΣ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΛΙΒΑΔΙΚΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΔΡΑΜΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΑΣΟΠΟΝΙΑΣ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΛΙΒΑΔΙΚΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ ΦΥΤΡΩΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΣΠΟΡΩΝ ΤΟΥ ΕΙΔΟΥΣ DRYAS OCTOPETALA Παναγιώτης Στεφάνου Α.Ε.Μ Θεοδώρα Μέρου Επιβλέπων Καθηγήτρια ΔΡΑΜΑ, ΙΟΥΝΙΟΣ

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματεύεται το θέμα <<Φυτρωτικότητα και βιωσιμότητα των σπόρων του είδους Dryas octopetala>>. Πραγματοποιήθηκε από τον σπουδαστή Παναγιώτη Στεφάνου υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας του Τμήματος Δασοπονίας Θεοδώρα Μέρου, υπεύθυνης του εργαστηρίου Λιβαδικής Οικολογίας και Διαχείρισης Λιβαδιών. Θα ήθελα να ευχαριστήσω την καθηγήτρια μου για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε κατά την πρακτική μου άσκηση στο εργαστήριο Λιβαδικής Οικολογίας & Διαχείρισης Λιβαδιών. Επίσης θα ήθελα να την ευχαριστήσω για την βοήθειά της για την διεκπεραίωση της παρούσας εργασίας. Εκτός από την καθηγήτρια μου, θα ήθελα να ευχαριστήσω και του Τεχνολόγους Δασοπονίας Χρύσα Αλεξίου και Γεώργιο Βαρσάμη για την βοήθεια που μου παρείχαν καθ όλη την διάρκειας της πτυχιακής μου εργασίας. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω και την οικογένεια μου για την στήριξη και τη βοήθεια που μου παρείχαν καθ όλη την διάρκεια των σπουδών μου στο Τμήμα Δασοπονίας & Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος. 2

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 2 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ... 3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γενική Περιγραφή Εξάπλωση Αναπαραγωγή Κίνδυνοι & απειλές Μέτρα προστασίας ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΣΠΟΡΟΥ Φυτρωτικότητα Λήθαργος Έλεγχος Φυτρωτικότητας Βιοχημικός έλεγχος με τετραζόλιο Φυσιολογία του Σπόρου της Δρυάδος ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Συλλογή σπόρων Υλικά Μέθοδοι Έλεγχος γόνιμων και άγονων σπόρων Αποθήκευση Έλεγχος φυτρωτικότητας (Germination test) Βιοχημικός έλεγχος με τετραζόλιο (2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride) Στατιστική ανάλυση δεδομένων

4 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ- ΣΥΖΗΤΗΣΗ Υπολογισμός γόνιμων και άγονων σπόρων Έλεγχος φυτρωτικής ικανότητας Έλεγχος βιωσιμότητας σπόρων της Dryas octopetala Συμπεράσματα Βιβλιογραφία ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία ερευνήθηκε η φυτρωτικότητα και βιωσιμότητα των σπόρων του είδους Dryas octopetala. Οι σπόροι του είδους Dryas octopetala παρουσίασαν σημαντικό ποσοστό άγονων σπόρων. Η αποθήκευση στους 5 ο C φαίνεται ότι αυξάνουν βραχυχρόνια το ποσοστό φύτρωσης αν και δεν τα διαφοροποιεί στατιστικά 4

5 σημαντικά με εξαίρεση την αποθήκευση για 12 μήνες. Η συνολική βιωσιμότητα των σπόρων (φυτρωμένοι σπόροι + βιώσιμα έμβρυα) δεν ξεπερνά το 66%. Ο σπόρος δεν φαίνεται να διατηρεί τη βιωσιμότητα του μετά από 12 μήνες. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Γενική Περιγραφή 5

6 Η Dryas octopetala είναι χαμηλός, προσκεφαλόμορφος, έρπων, αειθαλής, νανώδης ημίθαμνος. Βλαστοί με ύψος συνήθως μικρότερο από 30 cm, ενίοτε έως 50 cm, διακλαδιζόμενοι, ριζοβολούντες. Φύλλα απλά, έμισχα 5-25 cm, έλασμα 1-2 Χ 0,7-1 cm, επίμηκες έως ωοειδές, ελαφρά καρδιοειδές στη βάση του, με παρυφές αδρά οδοντωτές και γυρτές προς την κάτω επιφάνεια, άνω επιφάνεια λεία έως σχεδόν λεία, βαθυπράσινη, ρυτιδώμενη, με εμφανή βυθισμένα νεύρα, κάτω επιφάνεια πυκνά τριχωτή με λευκές απλές τρίχες. Ποδίσκος άνθους μήκους 3 8 cm, τριχωτός, συνήθως με πορφυρούς ποδισκοφόρους αδένες. Άνθη μονήρη, λευκά με διάμετρο 2 έως 4 cm. Κάλυκας τριχωτός με παραμένοντες πορφυρούς μελανούς, ποδισκοφόρους αδένες, λοβοί 7-9, μεγέθους 5 10 Χ 1 2 mm, στενά επιμήκεις λογχοειδείς. Επικάλυκας απών. 6

7 Πέταλα συνήθως 7 9, μήκους 8 15 mm, λευκά. Στήμονες και καρπόφυλλα πολυάριθμα. Αχαίνια μήκος 2,5 4 mm, με παραμένοντα πτεροειδή στύλο στην κορυφή τους. Στύλος επιμηκυνούμενος κατά την ωρίμανση, στα ώριμα αχαίνια μήκους 2-3 cm. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων του είδους είναι 18. Το είδος τείνει να είναι ετερογενές σε όλο το όριο εξάπλωσής του. (Πηγή Τσιριπίδης 2009) Σύμφωνα με τον Τσιριπίδη (2009) αναγνωρίζονται τουλάχιστον τέσσερα υποείδη και διάφορες ποικιλίες, όπως 7

8 Dryas octopetala L. ssp alaskensis (Porsild) Hulten, ssp. hookeriana (Juz.) Breit., ssp. punctata (Juz.) Hulten και ssp. octopetala των οποίων υπάρχουν τουλάχιστον τρεις ποικιλίες, δηλαδή var. Hitch angustifolia., var. kamtschatica (Juz.) Hulten, και var. luteola Hulten ενώ κυκλοφορούν στο εμπόριο αρκετές καλλιεργούμενες ποικιλίες, συμπεριλαμβανομένων και των υβριδίων. Τέλος, η δρυάδα είναι ένας είδος πρόδρομο και είναι σημαντικό για την σταθεροποίηση των εδαφών ιδιαίτερα των λεπτών εδαφών στις πλαγιές των βουνών (Zwinger and Willard 1996, Ellenberg 1988). Εξαπλώνεται σχετικά γρήγορα και είναι πολύ δημοφιλές είδος στους βραχόκηπους. 1.2 Εξάπλωση Πολλά αρκτικά είδη έχουν εκτεταμένη εξάπλωση στην Ευρασία αν και ελάχιστα είναι γνωστή η διαδικασία της εξάπλωσης τους κατά τη διάρκεια και μετά από την εποχή των τελευταίων παγετώνων όσο και της διαφοροποίησης τους μετά την απομόνωση τους (Skrede et al 2006). Ένα από αυτά τα είδη, η Dryas octopetala είναι είδος πολικό που εμφανίζεται σε αρκτικές και αλπικές ζώνες στην Ευρώπη στην Ασία και στην Βόρεια Αμερικής (Flora of China). 8

9 Χάρτης 1. Εξάπλωση του είδους στο Β. Ημισφαίριο Πηγή : Skrede et al 2006 Σύμφωνα με τους Wookey et al (1995) η Δρυάδα αυξάνεται σε υποαλπικές και αλπικές ζώνες από την Γροιλανδία, το Λαμπραντόρ και την Αλάσκα έως τα όρη Cascade στην Ουάσιγκτον και το Όρεγκον, από τα βραχώδη όρη στη Μοντάνα, Ουαϊόμινγκ και το Κολοράντο και δυτικά σε τοποθεσίες με υψηλό υψόμετρο στη Γιούτα και το Αϊντάχο. Επίσης, σύμφωνα με το Ellenberg (1988) απαντάται και στην Σκανδιναβία, τις Βρετανικές Νήσους, την Ιρλανδία, τις Άλπεις, τα Πυρηναία και τα Καρπάθια Όρη και τα όρη Dinarid της Ευρώπης. Τα Νότια όρια εξάπλωσης του στην Ευρώπη βρίσκονται στην Βόρεια Ισπανία, την Κεντρική Ιταλία και την Βόρεια Ελλάδα (Elkington 1968). 9

10 Χάρτης 2. Εξάπλωση του είδους στο Β. Ημισφαίριο ( Στην Ελλάδα, σύμφωνα με το Red Data Book (2009) (Schuler & Τσιριπίδης 2009) (Χάρτης 3), έχει καταγραφεί στην βορειανατολική και βόρειο κεντρική χλωριδική περιοχή. Εμφανίζεται στο όρος Φαλακρό (περιοχή Χιονότρυπα), στο όρος Όρβηλος και στο όρος Τζένα. Αναπτύσσεται σε ασβεστολιθικούς βράχους, καθώς και σε αβαθές, πετρώδες έδαφος. Συνήθως σε βόρειες και προσήνεμες πλαγιές, κορυφές ή πρανή σε μέρη όπου το χιόνι δεν συσσωρεύεται κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Φύεται συνήθως σε επίπεδο ή ελαφρά επικλινές έδαφος, όπου συσωρεύεται ο χούμος, από τα νεκρά φύλλα του είδους. Εμφανίζεται σε ασβεστολιθικά εδάφη (Jermyn 2005) και συνήθως σε υψόμετρο μεγαλύτερο των 1900 m (Red Data Book 2009) 10

11 Χάρτης 3. Εξάπλωση της Δρυάδος στα Βαλκάνια. Πηγή: Stevanovic et al Ο πληθυσμός του είδος στο όρος του Φαλακρού αριθμεί εκατοντάδες άτομα, τα οποία όμως εντοπίζονται σε περίπου 10 κοντινούς μεταξύ υποπληθυσμούς τους (Red Data Book 2009) 1.3 Αναπαραγωγή Οι δρυάδες αναπαράγονται με σπόρους. Ανθίζουν από τον Ιούνιο Αύγουστο. Τα λουλούδια στρέφονται πάντα προς τον ήλιο της ημέρας, τις ηλιόλουστες μέρες, και το παραβολικό σχήμα τους κατευθύνει τη θερμότητα του ήλιο στο στίγμα το οποίο μπορεί να έχει μέχρι 3.5 o C υψηλότερη θερμοκρασία από την θερμοκρασία του αέρα (Wada 1998). Οι υψηλότερες θερμοκρασίες μπορούν να προσελκύσουν τα έντομα και επίσης να επιταχύνουν την βλάστηση της γύρης. Ο σπόρος διασκορπίζεται με τον άνεμο. 11

12 1.4 Κίνδυνοι & απειλές Το είδος, για την Ελλάδα, χαρακτηρίζεται ως ΤΡΩΤΟ (VU), βάσει του κριτηρίου D2 της Διεθνής Ένωσης για την διατήρηση της φύσης (IUCN 2001). (Ως ΤΡΩΤΌ (VU) θεωρείται το taxon, το οποίο, με βάση τις πλέον ακριβείς διαθέσιμες πληροφορίες, πληροί οποιοδήποτε από τα κριτήρια Α-Ε της κατηγορίας Τρωτό και επομένως διατρέχει υψηλό κίνδυνο εξαφάνισης από τη φύση). Η περιοχή που καταλαμβάνει το είδος είναι μικρότερη από 20 km 2 και οι περιοχές εμφάνισης των υποπληθυσμών του είναι λιγότερες από πέντε. Η ύπαρξη της δρυάδος απειλείται τόσο από την ανθρωπογενή επέμβαση όσο και από τη φυσική διαδοχή της βλάστησης. Στην περιοχή του Φαλακρού οι ανθρώπινες επεμβάσεις είναι αρκετές λόγω της ύπαρξης του Χιονοδρομικού Κέντρου Φαλακρού. 1.5 Μέτρα προστασίας 12

13 Η παρακολούθηση της δρυάδας και των υποπληθυσμών της θεωρείται αναγκαία για να εντοπιστούν πιθανές αλλαγές στον πληθυσμό της. Σύμφωνα με τους Klanderud & Totland (2005) η παρακολούθηση του συγκεκριμένου είδος μπορεί να μας εντοπίσει της επιδράσεις της κλιματικής αλλαγής στην αλπική χλωρίδα καθώς η δρυάδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στα αλπικά οικοσυστήματα. 2. Φυσιολογία του σπόρου 2.1.Φυτρωτικότητα Ως φυτρωτικότητα χαρακτηρίζεται η ακολουθία μιας σειράς μορφογενετικών γεγονότων που αρχίζει με την ενυδάτωση των σπερμάτων και καταλήγει με το μετασχηματισμό του εμβρύου του σπόρου σε ένα αρτίφυτρο (Καράταγλης 1994). Καθώς η βλάστηση αρχίζει κινητοποιούνται πολλές μεταβολικές διαδικασίες που μέχρι στιγμής ήταν σε αδράνεια. Αυτές είναι (Bewley 1997): 1. Η ενυδάτωση των σπερμάτων 2. Αύξηση της κυτταρικής διαίρεσης και επιμήκυνσης 3. Αύξηση της αναπνοής 4. Ενεργοποίηση των ενζύμων 5. Αύξηση των νουκλεινικών οξέων 6. Αποικοδόμηση αποταμιευμένων θρεπτικών ουσιών και μεταφορά αποικοδομημένων προιόντων στο έμβρυο όπου συντίθενται κυτταρικά συστατικά. Οι συνθήκες (οξυγόνο, φως, υγρασία και θερμοκρασία) πρέπει να είναι οι κατάλληλες ώστε να πραγματοποιηθεί η φυσιολογική μετατροπή του εμβρύου του σπόρου σε αρτίφυτρο Λήθαργος 13

14 Ως λήθαργος καλείται η κατάσταση κατά την οποία κάποιοι σπόροι, παρ όλο που είναι ζωντανοί και παρ όλο που οι συνθήκες είναι ευνοϊκές, δεν βλαστάνουν (Baskin and Baskin 2004). Ο λήθαργος αποτελεί εξελικτικό χαρακτηριστικό προσαρμογής των φυτών στις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες, έτσι ώστε ο σπόρος να βλαστάνει μόνο όταν αυτές είναι κατάλληλες για την επιβίωση του αρτιφύτρου ενώ επίσης προσδίδει τον απαραίτητο χρόνο για την επιτυχή διασπορά των σπόρων (Finch-Savage 2006). Οι σημαντικότερες αιτίες ληθάργου είναι (Finch-Savage 2006): Η αδιαπερατότητα των περιβλημάτων στο νερό ή και στον αέρα Η αντίσταση των περιβλημάτων στην αύξηση του εμβρύου Η ανωριμότητα του εμβρύου Η ύπαρξη χημικών αναστολέων βλάστησης. Ο λήθαργος ανάλογα με τον τύπο προέλευσης ταξινομείται σε διάφορες κατηγορίες. Το πιο πρόσφατο σύστημα ταξινόμησης και κατηγοριοποίησης του ληθάργου προτείνουν οι Baskin & Baskin (2004) το οποίο αποτελεί εξέλιξη από το σύστημα ταξινόμηση της Nikolaeva (1977). Το ταξινομικό σύστημα είναι ιεραρχικό και περιλαμβάνει 5 τάξεις, οι οποίες διαχωρίζονται σε επίπεδα και τύπους. Βάσει αυτού του συστήματος, ο λήθαργος ταξινομείται ως εξής: Φυσιολογικός λήθαργος (Physiological dormancy): Συνήθως οφείλεται στην ύπαρξη αναστολέων βλάστησης. Συνήθως για να διακοπεί ο λήθαργος πρέπει το σπέρμα να υποστεί μια περίοδο ψυχρής ή θερμής στρωμάτωσης. Μορφολογικός λήθαργος (Morphological dormancy): Οφείλεται στην ανωριμότητα του εμβρύου, το οποίο έχει μεν σχηματιστεί, αλλά δεν έχει ακόμα το κατάλληλο μέγεθος για να βλαστήσει Συνήθως για να διακοπεί ο λήθαργος πρέπει το σπέρμα να περάσει μια περίοδο μεθωρίμανσης Φυσικός λήθαργος (Physical dormancy) Οφείλεται στην αδιαπερατότητα του περιβλήματος του σπέρματος στο νερό. Ο λήθαργος διακόπτεται όταν 14

15 κάποιος παράγοντας καταστήσει τα περιβλήματα διαπερατά. Τέτοιοι παράγοντες στη φύση μπορεί να είναι υψηλές θερμοκρασίες, διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, φωτιά, το πεπτικό σύστημα των ζώων κλπ. Συνδυαστικός λήθαργος (Combinational dormancy): Συνδυασμός φυσικού και φυσιολογικού ληθάργου Έλεγχος Φυτρωτικότητας Ο έλεγχος φυτρωτικότητας είναι ίσως η πιο σημαντική μέτρηση για την διαπίστωση της ποιότητας των σπόρων (Tάκος & Μέρου 1994). Διεξάγεται για να αποφασιστεί αν η σπορά των σπόρων μπορεί να πραγματοποιηθεί αμέσως ή εάν οι σπόροι πριν από την σπορά πρέπει να υποβληθούν σε κάποιο προχειρισμό. O ISTA (1999), αναφέρει ότι το αντικείμενο του ελέγχου φυτρωτικότητας είναι να δηλώσει την αξία σποράς κάτω από καλές εδαφικές και κλιματικές συνθήκες. Παράλληλα με τον έλεγχο φυτρωτικότητας διαπιστώνεται και ο ρυθμός φύτρωσης. Το ποσοστό της φύτρωσης μπορεί να αξιολογηθεί είτε (Young & Young 1992): Άμμεσα με τη φύτρωση των σπόρων κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες ή Να υπολογιστεί έμμεσα με: o Βιοχημικό βάψιμο (χρώση) o Εξαγωγή του εμβρύου o Ακτινογραφίες με ακτίνες Χ και o Ηydrogen peroxide Test Η πλέον αξιόπιστη μέθοδος είναι η φύτρωση των σπόρων σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Η μέθοδος αυτή όμως είναι χρονοβόρα, ιδίως για είδη με λήθαργο και γι αυτό το λόγο αναπτύχθηκαν γρήγορες μέθοδοι υπολογισμού της βλαστικής ικανότητας, όπως η δοκιμή με τετραζόλιο (tetrazolium test). 2.4 Βιοχημικός έλεγχος με τετραζόλιο 15

16 Το τεστ τετραζολίου συχνά καλείται και γρήγορο τέστ φυτρωτικότητας. Είναι ένα βιοχημικό τέστ στο οποίο προσδιορίζεται η ζωτικότητα του σπόρου. Σ αυτή τη μέθοδο, οι σπόροι βυθίζονται σε 2,3,5 triphenyl tetrazolium chloride. Τα ζωντανά κύτταρα χρωματίζονται κόκκινα. Η μέθοδος αυτή είναι γρήγορη και εύκολη, αλλά επειδή δεν υπάρχει πάντα ομοιομορφία στη χρώση, πολλές φορές είναι δύσκολο να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα (AOSA 2005a). Όταν οι σπόροι εμβυθιστούν σε αντιδραστήριο τετραζολίου αυτό ανάγεται και μετατρέπεται σε μια σταθερή και μή διαλυτή ουσία, τη φορμαζάνη, η οποία χρωματίζει ερυθρούς τους ζωντανούς ιστούς. Οι νεκροί ιστοί αντίθετα δεν ανάγουν το διάλυμα, με συνέπεια να παραμένουν άχρωμοι (Τάκος κ.α. 2002). Βέβαια εδώ θα πρέπει να τονιστεί το γεγονός ότι ακόμη και οι νεκροί σπόροι, εφόσον παραμείνουν βυθισμένοι στο διάλυμα του τετραζολίου για χρονικό διάστημα μεγαλύτερο από το κανονικό, όπως αυτό υπαγορεύεται από τις διάφορες προδιαγραφές, τότε ακόμα και αυτοί αποκτούν χρώση. Συνεπώς είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε το απαιτούμενο χρονικό διάστημα (ανάλογα με το είδος) μέσα στο οποίο λαμβάνει χώρα η χρώση μόνο για τα βιώσιμα έμβρυα. Τέλος σπόροι οι οποίοι έχουν κίτρινο ή καφέ χρώματος έμβρυα συνήθως είναι νεκροί (Baskin and Baskin 2001) Τα αποτελέσματα είναι συνήθως διαθέσιμα σε 24 με 48 ώρες. Δεν είναι αρκετό να ειπωθεί ότι ο σπόρος φύτρωσε, αλλά και αν αυτός αυξήθηκε κανονικά ώστε να μπορεί να παράγει υγιή φυτά. Στο τέλος του ελέγχου, τα αρτίφυτρα και οι υπόλοιποι σπόροι αξιολογούνται ως κανονικοί, μη κανονικοί, νεκροί ή σκληροί (AOSA 2005b). 2.5 Φυσιολογία του Σπόρου της Δρυάδος Οι σπόροι της δρυάδος έχουν φυσιολογικό λήθαργο, αλλά δεν φαίνεται να απαιτούν στρωμάτωση για την βλάστησή τους (Baskin and Baskin 2001). Σύμφωνα με τους ίδιους ερευνητές, 48% του φρέσκου ώριμου σπόρου φυτρώνει μετά από 4 ημέρες στο φως στους 25 ο C. Οι Wada and Nakai (2004) αναφέρουν ότι οι σπόροι δεν φυτρώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες και είναι λιγότερο ώριμοι. Σύμφωνα όμως με τον Elkington (1971), η ψυχρή στρωμάτωση μειώνει την απαιτούμενη θερμοκρασία για τη βλάστηση καθώς όπως διαπιστώθηκε στην Αγγλία, όταν οι σπόροι σπέρνονται σε εξωτερικούς χώρους το χειμώνα φυτρώνουν την επόμενη άνοιξη. Το ριζικό σύστημα 16

17 αναπτύσσεται εύκολα (Karlsdottir & Aradottir 2006). Σύμφωνα με τους ίδιους ερευνητές, η παραγωγή τους επηρεάζεται από την ηλιοτροπική κίνηση που επίσης επιδρά ευνοϊκά στην φύτρωση των σπόρων. 3. Σκοπός της εργασίας Σκοπός της παρούσης εργασίας ήταν η εξαγωγή συμπερασμάτων για: Τη φυτρωτικότητα των σπόρων της δρυάδος κάτω από ιδανικές συνθήκες εργαστηρίου (έλεγχος φυτρωτικότητας). Ο έλεγχος φυτρωτικότητας πραγματοποιήθηκε σε φρεσκοσυλλεγμένο σπόρο και σε σπόρο που αποθηκεύτηκε για χρονικά διαστήματα 1,5 μήνα, 2 μήνες, 6 μήνες και 12 μήνες ώστε να διαπιστωθεί η βιωσιμότητα των σπόρων μετά από αποθήκευση. Την βιωσιμότητα των σπόρων κάτω από ιδανικές συνθήκες εργαστηρίου ( Ελεγχος Τετραζόλιου, Triphenyltetrazolium chloride test) τόσο σε φρεσκοσυλλεγμένους όσο και σε αποθηκευμένους σπόρους 4. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 4.1 Συλλογή σπόρων Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκαν σπόροι του είδους Dryas octopetala. Οι σπόροι συλλέχθηκαν τον Ιούλιο του 2010 από την περιοχή «Χιονότρυπα» στο Φαλακρό Όρος. Έπειτα από τη συλλογή τους τοποθετήθηκαν σε γυάλινα φιαλίδια και τοποθετήθηκαν στο ψυγείο για αποθήκευση στους 5 ο C συνολικά για χρονικό διάστημα 12 μηνών. 17

18 4.2 Υλικά Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν κατά την διάρκεια του πειράματος ήταν τα εξής: Υδροβολείς Λαβίδες Τριβλία PETRI Ψυγείο Φυτρωτικός θάλαμος Ποτάμια λεπτόκοκκη άμμος Βελόνες Ψυγείο Στερεοσκόπιο Ψυγείο Διάλυμα τετραζολίου Σπόροι Dryas octopetala Υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για το πείραμα 4. 3 Μέθοδοι Έλεγχος γόνιμων και άγονων σπόρων Για να διαπιστωθεί το ποσοστό των γόνιμων και άγονων σπόρων έγιναν τομές σε 50 σπόρου. Καταγράφηκε ότι οι σπόροι οι οποίοι είχαν σκληρή κεφαλή περιείχαν έμβρυο και επομένως καταγράφηκαν ως γόνιμοι και οι σπόροι με μαλακή κεφαλή δεν περιείχαν έμβρυο και επομένως καταγράφηκαν ως άγονοι. Στη συνέχεια, διαχωριστήκαν δύο τυχαίοι σοροί από σπόρους μέσα από την σακούλα του δείγματος. Κάθε παρτίδα απαρτιζόταν από 300 σπόρους. Σε αυτές τις δύο παρτίδες σπόρων έγινε 18

19 διαχωρισμός των γόνιμων από τους άγονους σπόρους. Οι γόνιμοι σπόροι από τους άγονους διαχωρίστηκαν με την λαβίδα, πιέζοντας στην κεφαλή του σπόρου. Η κάθε κατηγορία σπόρων καταμετρήθηκε και υπολογίστηκε το ποσοστό των γόνιμων άγονων σπόρων σε κάθε παρτίδα και υπολογίστηκε ο Μέσος Όρος Αποθήκευση Οι σπόροι έπειτα από τη συλλογή τους το 2010 τοποθετήθηκαν στο ψυγείο. Οι σπόροι ανάλογα με το χρονικά διάστημα αποθήκευσης διαχωρίστηκαν σε κατηγορίες. Οι κατηγορίες αποθήκευσης των σπόρων είναι οι εξής: Φρέσκοι σπόροι Αποθηκευμένοι σπόροι για 1,5 μήνα Αποθηκευμένοι σπόροι για 2 μήνες Αποθηκευμένοι σπόροι για 6 μήνες Αποθηκευμένοι σπόροι για 12 μήνες Για κάθε κατηγορία αποθήκευσης πραγματοποιήθηκαν έλεγχος φυτρωτικότητας και βιωσιμότητας των σπόρων Έλεγχος φυτρωτικότητας (Germination test) O έλεγχος φυτρωτικότητας των σπόρων Dryas octopetala πραγματοποιήθηκε για να υπολογισθεί το ποσοστό των σπόρων οι οποίοι μπορούν να φυτρώσουν κάτω από εργαστηριακές συνθήκες Ο έλεγχος φυτρωτικότητας έγινε σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες φύτρωσης (20 ο C / 8h φως και σε 15 o C / 16h σκοτάδι). Για τη διεξαγωγή του έλεγχου φυτρωτικότητας πραγματοποιήθηκαν τα εξής βήματα: Έγινε διαχωρισμός των γόνιμων από τους άγονους. Στη συνέχεια, από τους γόνιμους σπόρους, διαχωρίστηκαν 4 επαναλήψεις των 25 σπόρων η κάθε μία. 19

20 Εικόνα 1. Φυτρωμένοι σπόροι Dryas octopetala κατά την διάρκεια του ελέγχου φυτρωτικότητας Εικόνα 2. Σάπιοι σπόροι Dryas octopetala που δεν φύτρωσαν Στην συνέχεια τα τριβλία τοποθετήθηκαν σε ξεχωριστούς φυτρωτικούς θαλάμους με τις αντίστοιχες συνθήκες που προαναφέρθηκαν Βιοχημικός έλεγχος με τετραζόλιο (2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride) Αρχικά έγινε έλεγχος τετραζολίου σε σύνολο 4Χ25 σπόρων για στανταριστεί ο χρόνος παραμονής καθώς και τα πρότυπα χρώσης του εμβρύου. Στους σπόρους οι οποίοι δεν φύτρωσαν έγινε βιοχημικός έλεγχος με τετραζόλιο. Οι σπόροι τοποθετήθηκαν σε νερό για χρονικό διάστημα 24 ωρών. Έπειτα, με την χρήση του στερεοσκοπίου και βελόνας πραγματοποιήθηκαν οριζόντιες τομές με προσοχή ώστε να μην καταστραφεί το έμβρυο αλλά να εξαχθεί άθικτο από το περίβλημα του σπόρου. Τα έμβρυα τοποθετήθηκαν σε πλαστικά τριβλία στα οποία είχε εισαχθεί ικανοποιητική ποσότητα διαλύματος 2,3,5 triphenyl tetrazolium chloride και αφέθηκαν σε σκιερό μέρος για 24 ώρες σε συνθήκες δωματίου. Το τετραζόλιο δημιουργήθηκε με την εξής αναλογία: 100 ml νερού και 1 gr Χλωρίδιο του Τετραζολίου. Αποφεύχθηκε η έκθεση του διαλύματος στο φώς, γιατί αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα τον εκφυλισμό του (Τάκος κ.α. 2002) 20

21 Εικόνα 3. Προετοιμασία σπόρων Dryas octopetala για βιοχημικό έλεγχο με τετραζόλιο Εικόνα 4. Σπόροι Dryas octopetala σε τριβλίο με νερό για να μαλακώσουν Στατιστική ανάλυση δεδομένων Με την χρήση του SPSS έγινε έλεγχος της κατανομής των δεδομένων και βρέθηκε ότι κατανομή είναι κανονική ενώ ελέγχθηκε και η ισότητα των διακυμάνσεων με τη διενέργεια του Levene s test. Τέλος έγινε, σύγκριση των κατηγοριών με την χρήση ανάλυσης διακύμανσης (One way ANOVA). 21

22 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ- ΣΥΖΗΤΗΣΗ 5.1 Υπολογισμός γόνιμων και άγονων σπόρων Από το Γράφημα 1 φαίνεται ότι το ποσοστό των άγονων σπόρων (78,11%) είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το ποσοστό των γόνιμων σπόρων που κυμαίνεται στο 21,90%. Ο λόγος του σημαντικού αριθμού των άγονων σπόρων δεν είναι γνωστός ίσως όμως εξηγεί την μικρή εξάπλωση του είδους. Γράφημα 1. Ποσοστά (%) άγονων και γόνιμων σπόρων του είδους Dryas octopetala 5.2 Έλεγχος φυτρωτικής ικανότητας Στο παρακάτω Γράφημα 2 παρατηρούμε το ποσοστό φύτρωσης των σπόρων της Dryas octopetala ανά κατηγορία αποθήκευσης. Οι φρέσκοι σπόροι παρουσίασαν φυτρωτικότητα 46%. Το αποτέλεσμα συμφωνεί με τους Baskin and Baskin (2001), οι 22

23 Ποσοστό φυτρωτικότητας (%) οποίοι επίσης κατέγραψαν 48% φυτρωτικότητα σε φρέσκους ώριμους σπόρους, στο φως, στους 25 ο C. Στους σπόρους που αποθηκεύτηκαν για 1,5 μήνα το ποσοστό φυτρωτικότητας κυμάνθηκε στο 61,66%. Ποσοστό που δεν διέφερε σημαντικά από το αντίστοιχο ποσοστό φυτρωτικότητας των σπόρων που αποθηκεύτηκαν για το χρονικό διάστημα των 2 μηνών (61,67%) ή μετά από αποθήκευση για χρονικό διάστημα 6 μηνών (47%). Αντίθετα, μετά από αποθήκευση 12 μηνών το ποσοστό φύτρωσης μειώθηκε στατιστικά σημαντικά φτάνοντας στο 6%. 100 Φρέσκοι b b b b a Αποθηκευμένοι 1,5 μήνα στους 5οC Αποθηκευμένοι 2 μήνες στους 5οC Αποθηκευμένοι 6 μήνες στους 5οC Αποθηκευμένοι 12 μήνες στους 5οC Γράφημα 2. Ποσοστό (%) φύτρωσης σπόρων της Dryas octopetala ανά κατηγορία αποθήκευσης* *Οι στήλες με το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν στατιστικά σε επίπεδο σημαντικότητας 95%. Η αποθήκευση στους 5 ο C φαίνεται ότι αυξάνουν βραχυχρόνια το ποσοστό φύτρωσης αν και δεν τα διαφοροποιεί στατιστικά σημαντικά με εξαίρεση την αποθήκευση για 12 μήνες. 5.3 Έλεγχος βιωσιμότητας σπόρων της Dryas octopetala Στο παρακάτω Γράφημα 3 παρατηρούμε το ποσοστό βιωσιμότητας των σπόρων της Dryas octopetala ανά κατηγορία αποθήκευσης ύστερα από χειρισμό με Τετραζόλιο. Στους φρέσκους σπόρους και στους σπόρους που αποθηκεύθηκαν για 6 μήνες 23

24 Αριθμός βιώσιμων εμβρύων καταγράφηκαν 20 επιπλέον βιώσιμα έμβρυα. Αντίθετα, στους σπόρους που αποθηκεύτηκαν για χρονικό διάστημα του 1.5, 2 και 12 μηνών δεν καταγράφηκε κανένας επιπλέον βιώσιμος σπόρος Φρέσκοι Αποθηκεύμενοι 1,5 μήνα στους 5οC Αποθηκευμένοι 2 μήνες στους 5οC Αποθηκευμένοι 6 μήνες στους 5οC Αποθηκευμένοι 12 μήνες στους 5οC Γράφημα 3. Ποσοστό (%) βιωσιμότητας σπόρων της Dryas octopetala κατηγορία αποθήκευσης, μετά από χειρισμό με Τετραζόλιο ανά Τα παραπάνω αποτελέσματα δείχνουν ότι οι φρέσκοι σπόροι της δρυάδος έχουν ένα ελαφρύ λήθαργο που διακόπτεται επιτυχώς από μικρή περίοδο σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Είναι συνεπώς πιθανό η φύτρωση των σπόρων να κορυφώνεται το φθινόπωρο, με την πτώση των θερμοκρασιών και πριν την πρώτη χιονόπτωση η οποία για το Φαλακρό Όρος παρατηρείται συνήθως μετά τον Νοέμβριο. Από τα αποτελέσματα (αποθήκευση 6 μηνών) δεν είναι σαφές αν οι σπόροι αποκτούν δευτερογενή λήθαργο ώστε ένα τμήμα του αποθέματος σπόρων να φυτρώσει την άνοιξη ή είναι σπόροι που θα φυτρώσουν αργά το φθινόπωρο. Σε κάθε περίπτωση, παρατεταμένη χιονοκάλυψη, μέχρι αργά την άνοιξη, δεν φαίνεται να ευνοεί την φύτρωση και εγκατάσταση των σπόρων καθώς η βιωσιμότητα του σπόρου μετά 12 μήνες αποθήκευσης ήταν μηδενική. Θα πρέπει όμως να γίνει η επισήμανση ότι οι σπόροι αποθηκεύθηκαν σε σταθερές θερμοκρασίες (5 ο C) οι οποίες δεν ισχύουν στο περιβάλλον. Μένει επομένως να διαπιστωθεί, με λήψη στοιχείων υπαίθρου, αν το παραπάνω συμπέρασμα θα επιβεβαιωθεί. 24

25 Ωστόσο, τα αποτελέσματα είναι μια σοβαρή ένδειξη της δυσκολίας της εγκατάστασης καινούργιων φυτών από σπόρους. Το μέγιστο ποσοστό βιώσιμων σπόρων (φυτρωμένοι σπόροι + βιώσιμα έμβρυα) δεν ξεπέρασε το 62% περίπου. Αν συνυπολογίσουμε ότι μόλις το 22% των σπόρων ήταν γόνιμο σημαίνει ότι από 100 σπόρους μόλις 15 σπόροι είναι αναμενόμενο να φυτρώσουν. Σε αυτή την περίπτωση η επιβίωση των αρτιφύτρων είναι πολύ σημαντική παράμετρος. Συμπεράσματα Φαίνεται ότι το ποσοστό των άγονων σπόρων (78,11%) είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το ποσοστό των γόνιμων σπόρων που κυμαίνεται στο 21,90%. Ο λόγος του σημαντικού αριθμού των άγονων σπόρων δεν είναι γνωστός ίσως όμως εξηγεί την μικρή εξάπλωση του είδους. Οι φρέσκοι σπόροι της δρυάδος έχουν ένα ελαφρύ λήθαργο που διακόπτεται επιτυχώς από μικρή περίοδο σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Οι φρέσκοι σπόροι και σπόροι αποθηκευμένοι στους 5 ο C για 6 μήνες παρουσίασαν φυτρωτικότητα περίπου 46%. Αποθηκευμένοι σπόροι στους 5 ο C για 1.5 και 2 μήνες παρουσίασαν φυτρωτικότητα περίπου 62%. Μετά από αποθήκευση 12 μηνών το ποσοστό φύτρωσης μειώθηκε σημαντικά φτάνοντας στο 6%. Η συνολική βιωσιμότητα των σπόρων (φυτρωμένοι σπόροι + βιώσιμα έμβρυα) δεν ξεπερνά το 66%. Ο σπόρος δεν φαίνεται να διατηρεί τη βιωσιμότητα του μετά από 12 μήνες Τα αποτελέσματα είναι μια σοβαρή ένδειξη της δυσκολίας της εγκατάστασης καινούργιων φυτών από σπόρους. 25

26 Βιβλιογραφία 1. Association of Official Seed Analysts. 2005a. Rules for Testing Seeds. Loose leaf. 2. Association of Official Seed Analysts. 2005b. Seedling Evaluation Handbook. Contribution No. 35 to the Handbook on Seed Testing. 128 pp. 3. Baskin CC Seeds: Ecological, Biogeography, and Evolution of Dormancy and Germination. London. Academic Press; Baskin J. and Baskin C A classification system for seed dormancy Seed Science Research 14, Bewley JD Seed germination and dormancy. Plant Cell. 1997;9: Ellenberg H Vegetation Ecology of Central Europe, Cambridge University Press, 731 pages 7. Elkington, T.T Biological flora of the British Isles. Dryas octopetala. Journal of Ecology 59: Finch-Savage WE Seed dormancy and the control of germination. New Phytol. 2006;171: IUCN (International Union for Conservation of Nature) IUCN red list categories and criteria. Version 3.1. IUCN, Species Survival Commission, Gland, Switzerland. 10. ISTA (International Seed Testing Association) International rules for seed testing rules.seed science and technology, vol 27,(supplement) 11. Karlsdottir L. and Aradottir A Propagation of Dryas octopetala L. And Alchemilla alpina L. by direct seeding and planting of stem cuttings ICEL. AGRIC. SCI. 19 (2006), Καράταγλης Στ. (1994). Φυσιολογία φυτών. Αrt of text, τρίτη έκδοση 13. Kjellberg B., Karlsson S. and Kerstensson I Effects of heliotropic movements of flowers of Dryas octopetala L. on gynoecium temperature and seed developmen Oecologia Volume 54, Number 1 (1982), Klanderudi K. and Totland Ø, Simulated climate change altered dominance hierarchies and diversity of an alpine biodiversity hotspot Ecology, 86(8) pp Nikolaeva M.G On criteria to use in studies of seed evolution Seed Science Research,14 : pp Nikolaeva, M.G The physiology and biochemistry of seed dormancy and germination. Factors controlling the seed dormancy pattern, pp in Khan, A.A. (Ed.) Amsterdam, North Holland. 17. Meyr The TZ test. URL: 18. Red Data Book 2009 Andreas Schuler & Ιωάννης Τσιριπίδης 19. Skrede I., Eidesen P.B., Portela R.P. and Brochmann Ch. (2006). Refugia, differentiation and postglacial migration in arctic-alpine Eurasia, exemplified by the mountain avens (Dryas octopetala L.). Molecular Ecology 15 (7): Quezel P Contribution a l etude phytosociologique des pelouses ecorchees culminales du massid du Falakron. Bios 1, Stevanovic V.,Vukojicic S., Sinzar-Sekulic J., Maja Lazarevic M., Tomovic G. and Tan K Distribution and diversity of Arctic-Alpine species in the Balkans. Plant Syst Evol 283:

27 22. Τάκος,Ι.,Κωνσταντινίδου,Ε.,Μέρου,Θ,(2002). Ελεγχος βιωσιμότητας σπόρων με βιοχημική μέθοδο και με τη μέθοδο εξαγωγής εμβρύου. 10o Πανελλήνιο Δασολογικό Συνέδριο 23. Τάκος,Ι., και Μέρου, Θ.,(1995). Τεχνολογία σπόρων ξυλωδών φυτών. ΤΕΙ Καβάλας. 24. Wada, N. and Nakai, Y Germinability of seeds in a glacial relict Dryas octopetala: Comparison with a snowbed alpine plant Sieversia pentapetala in a middle-latitude mountain area of central Japan. Far Eastern Studies, 3, Wada N., Sun Tracking Flower Movement and seed production of mountain avens, Dryas octopetala L. In the high arctic, Ny- Alesund, Svaldard Proc. NIPR Symp. Polar Biol., 11, Wookey R.A., Robinson C.H., Parsons A.N., Welker J.M., Press M.C, Callaghan T.V., Lee J.A Environmental constraints on the growth, photosynthesis and reproductive development of Dryas octopetala at a high Arctic polar semi-desert, Svalbard Oecologia 102: _9 27. Young A. & Young G Seed of woody plants in North America, pp. vii pp 27