UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA NARAVOSLOVJE IN MATEMATIKO Oddelek za biologijo DIPLOMSKO DELO Natalija Leskovar Maribor, 2012

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA NARAVOSLOVJE IN MATEMATIKO Oddelek za biologijo DIPLOMSKO DELO Natalija Leskovar Maribor, 2012

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA NARAVOSLOVJE IN MATEMATIKO Oddelek za biologijo NATALIJA LESKOVAR Anatomija in fiziologija tropske vodne solate (Pistia stratiotes L.) v termalni vodi pri Čatežu Anatomy and physiology tropical water lettuce (Pistia stratiotes L.) in thermal water in Čatež DIPLOMSKO DELO Mentorica: doc. dr. NINA ŠAJNA Maribor, 2012

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA NARAVOSLOVJE IN MATEMATIKO IZJAVA O AVTORSTVU Podpisana NATALIJA LESKOVAR, roj. 05. 10. 1987, študentka Fakultete za naravoslovje in matematiko Univerze v Mariboru, študijskega programa BIOLOGIJA IN KEMIJA, izjavljam, da je diplomsko delo z naslovom Anatomija in fiziologija tropske vodne solate (Pistia stratiotes L.) v termalni vodi pri Čatežu pri mentorici doc. dr. NINI ŠAJNA avtorsko delo. V diplomskem delu so uporabljeni viri in literatura korektno navedeni; teksti in druge oblike zapisov niso uporabljeni brez navedbe avtorjev. (podpis študentke) Maribor, 6. 9. 2012 II

Leskovar, N.: Anatomija in fiziologija tropske vodne solate (Pistia stratiotes L.) v termalni vodi pri Čatežu. Diplomsko delo, Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Oddelek za biologijo, 2012. IZVLEČEK Diplomsko delo obsega raziskavo s katero smo poskušali ugotoviti kako temperatura vode vpliva na razširjenost, velikost in optimalno fiziološko delovanje vodne solate (Pistia stratiotes L.). Raziskava je potekala ob termalni vodi pri Čatežu in v laboratoriju na oddelku za biologijo na Fakulteti za naravoslovje in matematiko. Na terenu smo popisovali pojavljanje vodne solate vzdolž temperaturnega gradienta. Proučili smo ali se rastline v različnih temperaturnih razmerah med seboj razlikujejo v anatomski zgradbi korenin in listov ter njihovi učinkovitosti fotosinteze pri različnih temperaturah okolja. Meritve smo izvajali v mesecu marcu in v juniju 2012. Za merjenje fluorescence smo uporabili napravo Handy PEA (Hansatech, Norfolk, Anglija), za določitev vrednosti SPAD pa smo uporabili SPAD 502 (Konica Minolta, Osaka, Japonska). Na terenu smo vzdolž temperaturnega gradienta določili 5 lokacij z večjimi temperaturnimi skoki, iz katerih smo nekaj svežih rastlin prenesli v laboratorij. V laboratoriju smo pripravili sveže mokre preparate. Iz vsake lokacije smo izbrali 10 listov 10 različnih rastlin in 5 korenin petih različnih rastlin in naredili prečne prereze, ki smo jih kasneje proučevali. Na makroskopskem nivoju smo rastlinam določili suho maso ločeno na biomaso listov in korenin, samim listom pa smo določili specifično listno površino (SLA). Z raziskavo smo potrdili dejstvo, da P. stratiotes L. najbolje uspeva v temperaturnem območju med 22 in 30 C, medtem, ko smo prišli do ugotovitev, da rast, razširjenost rastline poleg temperature pogojena tudi z drugimi dejavniki. Na naše rezultate je močno vplivala prisotnost čistilne naprave v Topli strugi. Ključne besede: temperaturni gradient, čas adaptacije, SPAD, debelina listov, debelina korenin, vrednost SLA. III

Leskovar, N.: Anatomy and physiology tropical water lettuce (Pistia stratiotes L.) in thermal water in Čatez. Gradual thesis, University of Maribor, Faculty of Natural Sciences and Mathematic, Department of Biology, 2012. ABSTRACT The diploma thesis includes the research by which an attempt was made to establish how the water temperature influences dissemination, size and optimal physiological effect of the aquatic lettuce (Pistia stratiotes L.). The research was conducted by thermal water in Čatež and in the laboratory of Department for biology at Faculty of Natural Sciences and Mathematics. The growth inventory of the aquatic lettuce along temperature gradient on the field was made. It has been studied whether the plants differ from each other in anatomical structure of the leaves and the photosynthesis efficiency at different environmental temperatures. The measurements were executed in March and June 2012. The Handy PEA device (Hansatech, Norfolk, England) for measuring fluorescence and SPAD 502 (Konica Minolta, Osaka, Japan) for defining SPAD values were used. Five locations were determined on the field along the temperature gradient from which the fresh plants were transported to the laboratory. Fresh wet preparations were set up in the laboratory. Ten leaves from ten different plants and five roots from five different plants were chosen on each location on which transverse sections that were studied later were performed. At the macroscopic level, the dry weight of plants separated to biomass of leaves and roots was determined; each leave was defined the specific leaf area (SLA). The fact that P. stratiotes L. thrives in the temperature range between 22 and 30 degrees Celsius has been confirmed with the research. For the duration of the experiment has also been established that growth and dissemination in addition to the temperature are conditioned also by other facts. The results were strongly influenced by the wastewater treatment plant in Topla struga. Key words: temperature gradient, adaptation time, SPAD, leaves thickness, roots thickness, SLA value. IV

KAZALO VSEBINE IZJAVA O AVTORSTVU... III IZVLEČEK... IIII ABSTRACT... IVV KAZALO VSEBINE... V KAZALO PREGLEDNIC... VIII KAZALO SLIK... VIIII OKRAJŠAVE IN SIMBOLI... X 1 UVOD... 2 1.1 Namen in cilji diplomskega dela... 3 1.2 Teoretske osnove... 4 1.2.1 Izvor... 4 1.2.2 Morfologija in razmnoževanje... 4 1.2.3 Rast... 6 1.2.4 Razširjenost v Sloveniji... 6 1.2.5 Problematika... 8 2 METODE... 9 2.1 Anatomske študije... 9 2.1.1 Opis nahajališča... 9 2.1.2 Suha teža rastline... 11 2.1.3 Specifična listna površina... 12 2.1.4 Abiotski dejavniki... 12 2.1.5 Mikroskopski preparati za študij anatomije listov in korenin... 12 2.1.6 Fluorescenca klorofila in zelena barva listov... 13 2.2 Metoda statistične analize... 14 V

2.2.1 Aritmetična vrednost in standardni odklon... 15 2.2.2 Korelacija in linearna regresija... 15 3 REZULTATI... 16 3.1 Suha masa rastline... 16 3.2 Specifična listna teža... 20 3.3 SPAD in čas adaptacije... 24 3.4 Anatomske študije... 26 4 DISKUSIJA... 32 5 POVZETEK... 37 6 ZAHVALA... 39 7 REFERENCE, LITERATURA, VIRI... 40 VI

KAZALO PREGLEDNIC Preglednica 1: Vrednosti spremenljivk okolja od iztoka Tople struge po toku navzdol... 10 Preglednica 2: Prikaz suhe mase rastline v mesecu marcu in juniju.... 16 Preglednica 3: Zbrani podatki listne mase, listne površine in SLA... 20 Preglednica 4: Zbrani SPAD podatki in podatki za čas trajanja temotne adaptacije.... 24 Preglednica 5: Debelina lista, glede na temperaturo vode... 26 Preglednica 6: Meritve korenin iz različnih temperaturnih območij.... 28 VII

KAZALO SLIK Slika 1: Vodna solata (Pistia stratiotes L.)... 2 Slika 2: Nadzemni in podzemni del vodne solate (Pistia stratiotes L.).... 5 Slika 3: Cvet vodne solate (Pistia stratiotes L.) označuje puščica.... 5 Slika 4: Razrast vodne solate (Pistia stratiotes L.) v termalni vodi pri Čatežu v mesecu juniju 2012.... 7 Slika 5: Prostorske lokacije nabiranja rastlin... 11 Slika 6: Flourimeter za merjenje fluorescence klorofila.... 13 Slika 7: Naprava za merjenje zelenega barvila v rastlini... 14 Slika 8: Odvisnost mase nadzemnega dela rastline od temperature vode v mesecu marcu... 17 Slika 9: Odvisnost mase podzemnega dela rastline od temperature vode v mesecu juniju.... 17 Slika 10: Odvisnost mase rastline od temperature vode v mesecu marcu.... 18 Slika 11: Odvisnost mase nadzemnega dela od temperature vode v mesecu juniju.... 18 Slika 12: Odvisnost mase podzemnega dela rastline od temperature vode v mesecu juniju...... 19 Slika 13: Odvisnost mase rastline od temperature vode v mesecu juniju.... 19 Slika 14: Odvisnost listne površine od temperature vode v mesecu marcu.... 21 Slika 15: Odvisnost listne mase od temperature vode v mesecu marcu.... 21 Slika 16: Odvisnost SLA od temperature vode v mesecu marcu.... 22 Slika 17: Odvisnost listne mase od temperature vode v mesecu juniju... 22 Slika 18: Odvisnost listne površine od temperature vode v mescu juniju.... 23 Slika 19: Odvisnost SLA od temperature vode v mesecu juniju.... 23 Slika 20: Odvisnost vrednosti SPAD od temperature vode v mesecu marcu.... 24 Slika 21: Odvisnost časa temotne adaptacije od temperature vode v mesecu marcu.... 25 VIII

Slika 22: Odvisnost vrednosti SPAD od temperature vode v mesecu juniju.... 25 Slika 23: Odvisnost časa temotne adaptacije od temperature vode v mesecu juniju.... 26 Slika 24: Odvisnost debeline lista od temperature vode... 27 Slika 25: Mikroskopski preparat prečnega prereza lista.... 27 Slika 26: Listna reža... 28 Slika 27: Prečni prerez korenine.... 29 Slika 28: Rafidi v korenini.... 29 Slika 29: Odvisnost debeline cortexa od temperature vode.... 30 Slika 30: Odvisnost debeline vaskularnega cilindra od temperature vode.... 30 Slika 31: Odvisnost premera korenine od temperature vode.... 31 Slika 32: Prikaz časovne odvisnosti fluorescence. Označeni sta začetna F0 in maksimalna fluorescenca Fm.... 35 IX

OKRAJŠAVE IN SIMBOLI F v variabilna fluorescenca klorofila F m maksimalna fluorescenca klorofila F 0 začetna oziroma minimalna fluorescenca klorofila F v /F m maksimalni kvantni izkoristek SLA specifična listna površina IUCN - International Union for Protection of Nature ARSO Agencija Republike Slovenije za okolje M aritmetična sredina Sd oziroma - standardni odklon P. stratiotes vodna solata X

1 UVOD Dandanes se ljudje vse bolj soočamo s problemom hitrega naraščanja natalitete svetovnega prebivalstva. Posledice, ki jih ob tem čutimo niso le ekonomske, politične, pač pa tudi naravne. Neprestano večanje človeške populacije namreč vpliva na vedno več migracij in emigracij ljudi s tem pa tudi večanje medcelinskega transporta. Medcelinski transport pa posredno vpliva tudi na življenje avtohtonih rastlinskih in živalskih vrst, saj je z njegovo pomočjo prenos invazijskih tujih vrst vedno večji. Invazija tujih tropskih vrst predstavlja vedno večji problem v svetu. Ena izmed tujih tropskih vrst se je pojavila tudi v Sloveniji, to je vodna solata (Pistia stratiotes L.; Slika1). Vodna solata je prosto plavajoč sladkovodni makrofit. Je trajnica, ki spada v družino kačnikovk (Araceae). Slika 1: Vodna solata (Pistia stratiotes L.) Razširjena je v tropskih in subtropskih regijah, jezerih, rekah, ribnikih (Ramey, 2004) in v mnogih državah Afrike (Gana, Nigerija) in v ZDA (Florida). Ker predstavlja trdovraten in nadležen plevel jo je svetovna zveze IUCN uvrstila na črno listo najbolj nevarnih tujerodnih invazivnih vrst. 2

1.1 Namen in cilji diplomskega dela NAMEN Namen diplomske naloge je čim bolj celovito prikazati kako temperatura vode vpliva na razširjenost, velikost in optimalno fiziološko delovanje vodne solate (Pistia stratiotes L.). Na terenu bomo popisovali pojavljanje vodne solate vzdolž temperaturnega gradienta. Proučili bomo ali se rastline v različnih temperaturnih razmerah med seboj razlikujejo v anatomski zgradbi korenin in listov. Prav tako želimo proučiti učinkovitost fotosinteze pri različnih temperaturah okolja s pomočjo meritev fluorescence klorofila in posrednih meritev vsebnosti klorofila v listih. CILJI C1: Ugotoviti, kako temperatura vode vpliva na biomaso rastline ločeno na nadzemni in podzemni del. C2: Ugotoviti, kako temperatura vode vpliva na maso listov in njihovo specifično listno površino (SLA). C3: Ugotoviti v kakšni povezavi je debelina listov in premer korenin s temperaturo vode. C4: Ugotoviti odvisnost fluorescence klorofila od temperature vode z meritvijo časa potrebnega za temotno adaptacijo listov in z merjenjem količnika Fv/Fm, ki predstavlja kvantni izkoristek fotosinteze rastline. C5: Ugotoviti pod kakšnimi pogoji imajo listi največjo vsebnost klorofila (ocena z vrednostjo SPAD). C6: Določiti optimalne temperaturne pogoje za uspešno rast rastline, ter pregledati teren, kje je vrsta razširjena. 3

1.2 Teoretske osnove 1.2.1 Izvor Vodna solata naj bi izhajala iz Južne Amerike (Cordo in sod., 1981 citiran v Labrada in sod., 2001). Nekateri zatrjujejo, da izvira iz Afrike, kjer je poznana kot»zelje Nila«(Haler 2005). V Evropi naj bi se pojavila, kot akvarijska, okrasna rastlina. Kako se je pojavila v Sloveniji, ni znano. Po svetu se pojavljata dva klona te rastline, afriški in azijski klon. Prvi ima liste svetlo zelene, rastline pa dosežejo velikosti do 40cm, azijski klon pa doseže velikost do 20cm, listi pa so temnejše zelene barve (Buzgo, 2003). Glede na ta opis pripadajo rastline, ki se pojavljajo v Sloveniji, afriškemu klonu. 1.2.2 Morfologija in razmnoževanje Rozetasti listi so ploski, klinasto-jajčaste oblike in veliki od 2 do 35cm. Porasli so s trihomi. Plavanje na vodi jim omogoča specializiran parenhim v listih in koreninah - aerenhim. Vodna solata ima številne korenine, ki so vlaknasto pernate (Slika 2). Korenine lahko segajo tudi do 35 cm v globino. Prosto plavajoče rastline so sposobne privzemati nutriente iz vodnega stolpca, kadar pa je vodostaj nizek se lahko v mulju tudi zakoreninijo (Hall in Okali, 1974 citirana v Dewald in Lounibos 1990). 4

Slika 2: Nadzemni in podzemni del vodne solate (Pistia stratiotes L.). Socvetja so majhna in skoraj neopazna,nameščena so v središču rozete (Slika 3). Socvetje sestavlja en sam ženski cvet in številni moški cvetovi. Slika 3: Cvet vodne solate (Pistia stratiotes L.) označuje puščica. Plod je zelena jagoda s številnimi semeni, velikosti 1-2mm. Dozorela imajo debelo nagubano ovojnico rjavo-zlate barve. Na kalivost semen vpliva količina kisika. Nizka količina kisika kalitev inhibira (Datta in Biswas, 1970 citirana v den Hollander in sod., 1999). Semena tudi ne kalijo v temi (Pieterse in sod., 1981 citiran v den Hollander in sod., 1999), ali pa njihova kalivost traja veliko dlje, kot pa na svetlobi (Harley, 1990 citiran v den Hollander in sod., 1999). Kadar so razmere neugodne, predvsem kadar je prisotna suša, lahko semena zdržijo v takšnih razmerah več kot 5 mesecev, brez da bi izgubila kalivost (den Hollander in sod., 1999). 5

Razmnoževanje lahko poteka vegetativno s tvorbo stolonov ali spolno s tvorbo semen. Spolno razmnoževanje je bistvenega pomena za obstoj rastline v neugodnih razmerah. 1.2.3 Rast Za tropske rastline je najpomembnejši faktor temperatura vode, zato tudi vodna solata uspeva v vodi, ki ima najnižjo temperaturo 15 C. Optimalno temperaturno območje za rast je med 22 in 30 C, medtem, ko je 35 C že maksimalna vrednost, v kateri lahko vodna solata še uspeva (Zabrič, 2003). Na rast rastline vplivajo poleg temperature še drugi dejavniki, kot so razpoložljivost nutrientov v vodnem stolpcu (Okali in Hall, 1974 citiran v Dewald and Lounibos, 1990), slanost vode (Haller in sod., 1974 citiran v Dewald in Lounibos, 1990), ph vrednost (Chadwick in Obeid, 1966 citiran v Dewald in Lounibos, 1990), klimatske razmere (Hall in Okali, 1974 citiran v Dewald in Lounibos, 1990), virusni patogeni (Pettet in Pettet, 1970 citiran v Dewald in Lounibos, 1990). Rastlina ima nizko toleranco za slanost. Poleg velike slanosti na nižanje populacije vpliva tudi nizka količina nutrientov. Kadar je v vodi prisotnih več nutrientov, je boljša proizvodnja semen, rast je hitrejša, kar povzroči gnečo rastlin na določenem območju. Gneča izzove cvetenje (Hollander in sod., 1999). 1.2.4 Razširjenost v Sloveniji Vodna solata se je pojavila tudi v Sloveniji. Pri Čatežu v Topli strugi in Coli (Slika 4) poročajo o prvi uspešni prezimitvi rastline v centralni Evropi (Šajna in sod., 2007). 6

Slika 4: Razrast vodne solate (Pistia stratiotes L.) v termalni vodi pri Čatežu v mesecu juniju 2012. Glede na raziskavo je bilo ugotovljeno,da je največja biomasa rastlin v obdobju od marca do avgusta. Velikost rozete narašča z naraščanjem velikosti listne površine in število listov, medtem, ko je večje število stolonov nastalo ob koncu vegetacijske sezone, ko ni bilo opaziti cvetenja, ampak le proizvodnjo semen. Največ cvetov je bilo opaziti v mesecu avgustu (Šajna in sod., 2007). Majhne rozete in tiste, ki so se formirale na novo iz stolonov v decembru so, zmožne preživeti zimo (Šajna in sod., 2007). Vzrok za to je ploščatost rozete, ki je obrnjena proti toplemu površju vode (Šajna in sod., 2007). Pozimi torej vpliva na velikost rozet in število listov le temperatura vode, kar je dokaz več, da je temperatura vode najpomembnejši dejavnik za preživetje. Vodna solata je dober bioindikator za onesnaževanje. Njo in njej podobne makrofite lahko uporabimo kot naravne»čistilne naprave«, saj so sposobni iz vode odstranjevati nutriente (Tripathi in sod., 1991), težke kovine, kot je arzen (Aksorn in Visoottiviseth, 2004) in celo antibiotike iz odpadnih voda pri krmljenju živali (Linden, 2002). Makrofiti so sposobni odstranjevati nitrate iz vode od 40% do 96,2%, fosfate pa od 36,3% do 70,2% (Tripathi in sod., 1991). 7

1.2.5 Problematika Zaradi svojega hitrega širjenja predstavlja vedno večji problem. Rastline v Topli strugi in Coli so prekrile velik del površja vode. Preprečile so dostop svetlobe, kar je povzročilo primanjkovanje kisika za vodno rastlinje. To rastlinje je začenjalo gniti in mikroorganizmi za svoje gnitje porabljajo še več kisika. Količina kisika se je zmanjšala do te mere, da so začele poginjati tudi ribe in drugi vodni organizmi (Slatner, 2003). Koreninski sistem vodne solate pospešuje nastanek mulja, ki spremeni bentoški substrat in onemogoča gnezdenje rib (McCann in sod., 2003), kot tudi spremembo habitata za mnoge nevretenčarje (Ramey, 2004). Rešitev za njeno odstranitev je več. Ko njena razširjenost še ni dosegla takšne razsežnosti, kot danes, so jo odstranjevali ročno. Nalagali so jo na obrežje, njeni ostanki so služili kot humus. Danes je odstranitev v celoti nemogoča, zaradi velikih količin in nedostopnosti terena (Slatner, 2003). Poleg ročne ali strojne odstranitve, uvoza njenih škodljivcev bi lahko za odstranitev uporabili različna škropiva oziroma herbicide. Posledica le teh bi bila uničenje vseh rastlin ob vodi. Vprašanje, ki se pri tem pojavlja pa je, kako bi ta škropiva delovala na druge živali v tem okolju in na človeka (Howard in Harley, 1998). Edina metoda, ki ponuja finančno ugodno zaviranje rasti in, ki je prijazna okolju je biološka kontrola (Haler, 2005). Lahko bi uvozili njene škodljivce. Najpogosteje uporabljeni vrsti sta rilčkar Neohydronomus affinis in molj Nemangana pectinicornis (Howard in Harley, 1998). Problem, ki se lahko pojavi pri tem je ta, da bi ti žuželki lahko izbrali kakšno drugo hrano in ne vodne solate. Tako bi vplivali na sožitje z drugimi živimi bitji v tem območju. 8

2 METODE 2.1 Anatomske študije 2.1.1 Opis nahajališča Pistia stratiotes L., tropska vodna solata se je v Sloveniji pojavila ob reki Savi, natančneje v Topli strugi in Coli med Čatežkimi toplicami in Prilipami. Topla struga izvira iz časov, ko so ljudje izkoriščali topli vrelec in so tam tudi lahko pozimi prali perilo. Dandanes so tam nastale Čatežke toplice in izkoriščajo ta vir tople vode. Cola je mrtvica - mrtvi rokav reke Save in je nadaljevanje Tople struge. Povezani sta prek plitvega močvirja, ki omogoča selitev rastlinskih, vodnih, ter tudi obvodnih živalskih vrst (Slatner, 2003). Opisano območje, kjer se pojavlja vodna solata močno odstopa od običajne razširjenosti vrste, saj pripada zmernemu klimatskemu pasu. Po podatkih iz najbližje glavne meteorološke postaje Bizeljsko je bila povprečna letna temperatura v tem območju, leta 2011, 11,2 C, maksimalna ekstremna temperatura v istem letu je bila + 37 C in najnižja -10 C. Povprečna letna količina padavin v letu 2011 je bila 663,2 mm in povprečna debelina snežne odeje 64cm (vir: ARSO). Leta 2003 se je vodna solata razrasla skoraj po celotni Topli strugi in Coli, kar pomeni, da je prekrila skoraj 25 ha površine (Zabrič, 2003). Po podatkih Ribiškega katastra (Zavod za ribištvo Slovenije) Toplo strugo poseljujejo ribe, kot so: rdečeoka, rdečeperka, pohra, zelenika, babuška, krap in som. Po besedah gospodarja RD Brežice naj bi tukaj živela tudi sončni ostriž in ščuka. V mrtvici Cola pa živijo: rdečeoka, klen, rdečeperka, beli amur, linj, zelenika, ploščič, babuška, krap, som, ščuka, navadni ostriž in smuč. V Topli strugi so leta 2003, ko se je Pistia stratiotes razrasla skoraj po celem območju so opravili nekatere meritve. Ugotovili so, da se temperatura vode, vsebnost kisika, električna prevodnost vode in vrednost ph postopno zmanjšujejo po toku navzdol (Preglednica 1). 9

Preglednica 1: Vrednosti spremenljivk okolja od iztoka Tople struge po toku navzdol. (vir: Ribič 1-2/2003). Vzorčno mesto/spremenljivka okolja T( C) O 2 (mg/l) Električna prevodnost (ms/cm) ph 1. iztok iz termalnega izvira 2. iztok iz termalnega izvira Pod pokrovom vodne solate 30 m pod začetkom pokrova vodne solate 1 km pod začetkom pokrova vodne solate > 1 km pod začetkom pokrova vodne solate 37,3 5,3 472 7,8 33,6 4,9 485 7,6 33,3 5,1 457 6,9 29,8 3,1 453 6,7 29 2,5 2,4 Podatke za raziskavo smo pridobili v mesecu marcu in v juniju. Po podatkih iz najbližje meteorološke postaje Bizeljsko je bila povprečna temperatura zraka v mesecu marcu 8,9 C. Maksimalna temperatura zraka v tem mesecu je bila 23,4 C in minimalna 4 C. Po podatkih iz najbližje padavinske postaje Podsreda je bila količina padavin v mesecu marcu 3,6 mm (vir: ARSO). V mesecu juniju je bila povprečna temperatura zraka 21 C. Maksimalna temperatura zraka v tem mesecu je bila 36 C, minimalna pa 8,8 C. Po podatkih iz padavinske postaje Podsreda je bila količina padavin v tem mesecu 133,8 mm (vir: ARSO). 10

Vzorce smo jemali iz mokrišča Cola. Izbrali smo 5 različnih prostorskih lokacij (Slika 5). Vsako novo lokacijo smo določili tam, kjer smo opazili, da so se začele rastline razlikovati med seboj (predvsem po velikosti). Tako smo določili naslednje lokacije: Lokacija1: tik ob termah Čatež Lokacija 2: 250 metrov nižje Lokacija 3: pred čistilno napravo Lokacija 4: za čistilno napravo Lokacija 5: na koncu mokrišča Slika 5: Prostorske lokacije nabiranja rastlin 2.1.2 Suha teža rastline Na vsaki lokaciji smo nabrali nekaj rastlin, ki smo jih dali v velike vreče, katere smo predhodno oštevilčili in jih nato odnesli v laboratorij. Rastline smo izbirali naključno. V laboratoriju smo izmed vseh rastlin iz posamezne lokacije izbrali tiste, ki so bile najmanj poškodovane. Previdno smo ločili korenine od listov. Vse vzorce smo nato dali v sušilnik, kjer smo jih pri 70 C sušili 48 ur. Po preteku tega časa smo stehtali korenine in liste, posamezne rastline, nabranih iz vseh petih lokacij. Rastline nabrane v mesecu juniju, so bile zelo velike, zato smo jih sušili dlje časa. 24 ur smo jih sušili na prostem in 72 ur v sušilniku pri 70 C. 11

2.1.3 Specifična listna površina Naključno izbrane nepoškodovane rastline iz posamezne lokacije smo vključili v nadaljnje meritve. Zanimala nas je predvsem odvisnost specifične listne površine (SLA) od temperature vode. Rastlinam, ki smo jih predhodno očistili smo porezali liste in njihovo površino prerisali na list papirja. Vsak posamezni list smo nato dali v predhodno označeno kuverto in nato vse skupaj v sušilnik. Liste smo sušili pri 70 C in sicer 48 ur, liste rastlin nabranih v juniju pa 72 ur pri isti temperaturi. Posušene liste smo nato stehtali. Površino smo določili tako, da smo na računalnik skeniralo preris posameznega lista. Pri tem smo zraven skenirali še papir znane površine -1 cm 2. S pomočjo prosto dostopne programske opreme ImageJ smo izmerili površino posameznega lista. Specifično listno površino smo izračunali po formuli: SLA = S/t (m 2 /kg), pri čemer je S enojna listna površina in t suha masa lista. 2.1.4 Abiotski dejavniki Na vsaki lokaciji smo izmerili temperaturo vode, temperaturo zraka, temperaturo tik nad listno površino in temperaturo tik nad središčem listne rozete. 2.1.5 Mikroskopski preparati za študij anatomije listov in korenin Mikroskopske preparate smo naredili samo iz rastlin nabranih v mesecu marcu. Na terenu smo na vsaki lokaciji naključno izbrali nekaj rastlin, ki smo jih dali v velike vreče in odnesli v laboratorij. V laboratoriju smo izmed vseh nabranih rastlin izbrali najmanj poškodovane. Desetim rastlinam iz vsake lokacije smo z britvico odrezali mlade korenine, pri katerih je bil koreninski vršiček nepoškodovan in jih dali v fiksativ FAA, da so se ohranile v prvotnem stanju. Nato smo naredili mokre mikroskopske preparate. Korenine smo opazovali s svetlobnim mikroskopom povezanim s kamero in računalnikom. V programu NIS Elements (Nikon Instruments) smo slike obdelali jim dodali povečavo in s puščico označili premere centralnega cilindra in primarne skorje. 12

Premere smo nato preprosto izmerili z ravnilom in s pomočjo sklepnega računa določili posamezne velikosti. Debelino listov smo izmerili podobno, kot premer centralnega cilindra korenine in primarne skorje. Vnaprej nabranim rastlinam smo z britvico odrezali nepoškodovane dokaj mlade liste. Iz vsake lokacije smo izbrali pet rastlin, torej pet različnih listov. Pripravili smo mokre mikroskopske preparate, ki smo jih opazovali pod istim mikroskopom, kot koreninske preparate. Slike preparatov sem prav tako obdelala dodala povečavo in s puščico označila dele listov za nadaljnje meritve. Zanimala nas je predvsem debelina listov in prisotnost kristalov kalcijevega oksalata v obliki rafidov ali kopuč. Meritve smo opravili s pomočjo programske opreme ImageJ. Za kontrolo smo premere in dolžino izmerili še z ravnilom in s pomočjo sklepnega računa določili posamezne velikosti. 2.1.6 Fluorescenca klorofila in zelena barva listov Aktualno fluorescenco klorofila, čas potreben za temotno adaptacijo in fluorescenco po temotni adaptaciji smo določevali na terenu. Na vsaki lokaciji smo naključno izbrali nekaj rastlin. Izmed vseh, ki smo jih vzeli iz vode, smo izbrali tiste štiri, ki so se nam zdele najmanj poškodovane. Poskusili smo najti rastline podobne velikosti. Fluorescenco klorofila smo merili s pomočjo fluorimetra Handy PEA proizvajalca Hansatech (Slika 6). Slika 6: Fluorimeter za merjenje fluorescence klorofila. 13

Aktualno fluorescenco klorofila smo izmerili takoj, ko smo vzeli rastlino iz vode. Čas potreben za temotno adaptacijo smo določili tako, da smo merili fluorescenco klorofila na vsakem posameznem listu v časovnem razmiku dveh minut. Reža na nastavku fluorimetra je bila zaprta, tako da je bil dostop svetlobe do merjenega dela lista prekinjen. Meritve so potekale do prvega padca vrednosti fluorescence, po vrednosti, ki je nakazala vitalnost rastline (po vrednosti 0,800). Fluorimeter je pokazal vrednosti F m, kar pomeni maksimalna fluorescenca temotno adaptiranega lista, vrednost F 0, kar pomeni minimalno fluorescenco in razmerje F v /F m,, ki podaja informacijo o obsegu redukcije kinonov. Zeleno barvo listov smo prav tako merili na terenu vzdolž temperaturnega transekta. Izmerili smo jo petim rastlinam na vsakem območju. Pri izboru rastlin smo pazili le na to, da so bile rastline čim manj poškodovane. Merili smo s pomočjo naprave SPAD meter, proizvajalca Minolta (Slika 7). Slika 7: Naprava za merjenje zelenega barvila v rastlini 2.2 Metoda statistične analize Analizo podatkov smo izvedli s pomočjo programa Microsoft Excel. Zanimala nas je predvsem odvisnost izmerjenih spremenljivk od temperature vode in primerjava marčevskih in junijskih meritev. 14

2.2.1 Aritmetična vrednost in standardni odklon Med samo raziskavo smo iz vsakega področja raziskovanja pridobili več kot tri meritve, zato smo izračunala srednje vrednosti,natančneje aritmetično sredino. Le te vrednosti so kasneje predstavljale, vrednosti v grafičnih prikazih. Aritmetično sredino sem izračunala po naslednjem izračunu: Standardni odklon je kvadratni koren iz variance. Je natančno opredeljen in odvisen od posameznega rezultata. Označujemo ga z SD ali. V normalni porazdelitvi je v razmiku od M - do M + (ki so za odmaknjeni od aritmetične sredine) okoli dve tretjini vseh vrednosti, ter se samo tretjina rezultatov odklanja od asimetrične sredine osnovne za več kot. V razmiku od M -2 do M +2 je okoli 95% rezultatov, zunaj pa le okoli 5 % (Frešer, 2005). 2.2.2 Korelacija in linearna regresija S pomočjo korelacije smo poskušali ugotoviti ali obstaja kakršnakoli povezava med različnimi dobljenimi podatki. Predvsem nas je zanimalo na katere pridobljene podatke lahko vpliva temperatura. S pomočjo linearne regresije pa smo določili odstopanja od regresijske premice v navpični smeri. Tako sem pridobila večji nabor podatkov. 15

3 REZULTATI 3.1 Suha masa rastline Suha masa nadzemnega in podzemnega dela rastlin je bila v mesecu marcu največja na lokaciji 3, torej tik pred čistilno napravo (Slika 8, Slika 9). Iz tega lahko sklepamo, da so bile rastline največje prav na tej lokaciji (Slika 10). Iz zbranih podatkov je razvidno, da so se rastline na vseh lokacijah od marca do junija sorazmerno povečevale (Preglednica 2), zato je suha teža nadzemnega in podzemnega dela rastlin v mesecu juniju (Slika 11, Slika 12), prav tako bila največja na lokaciji 3, torej so bile tik pred čistilno napravo rastline največje (Slika 13). Glede na temperaturo vode in dobljene rezultate ne moremo dokazati, da spreminjanje temperature vode na kakršenkoli način vpliva na spreminjanje velikosti in s tem mase rastline. Preglednica 2: Prikaz suhe mase rastline v mesecu marcu in juniju. LOKACIJA TEMPERATURA VODE MASA NADZEMNEGA DELA (g) MASA PODZEMNEGA DELA (g) MASA RASTLINE (g) MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ 1 (v termah) 31,7 35,1 0,24 0,73 0,24 0,74 0,48 1,47 2 (tik za 30,6 33 0,23 3,3 0,47 1,68 0,70 4,98 termami) 3 (pred 28,8 23,2 0,51 4,45 0,8 7,29 1,31 11,74 čistilno) 4 (za 28,5 28,6 0,19 2,79 0,24 0,76 0,43 3,55 čistilno) 5 (konec) 27,3 25,7 0,27 1,04 0,43 0,35 0,70 1,39 16

Teža podzemnega dela rastline (g) Teža nadzemnega dela rastline (g) 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 Temperatura vode ( C) Slika 8: Odvisnost mase nadzemnega dela rastline od temperature vode v mesecu marcu. 1,1 1,05 0,95 1 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 Temperatura vode ( C) Slika 9: Odvisnost mase podzemnega dela rastline od temperature vode v mesecu marcu. 17

Masa nadzemnega dela (g) Teža rastline (g) 1,56 1,44 1,32 1,2 1,08 0,96 0,84 0,72 0,6 0,48 0,36 0,24 0,12 0 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 Temperatura vode ( C) Slika 10: Odvisnost mase rastline od temperature vode v mesecu marcu. 7,2 6,4 5,6 4,8 4 3,2 2,4 1,6 0,8 0 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura ( C) Slika 11: Odvisnost mase nadzemnega dela od temperature vode v mesecu juniju. 18

Teža rastline (g) Masa podzemnega dela (g) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0-1 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura ( C) Slika 12: Odvisnost mase podzemnega dela rastline od temperature vode v mesecu juniju. 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura ( C) Slika 13: Odvisnost mase rastline od temperature vode v mesecu juniju. 19

3.2 Specifična listna teža Glede na pridobljene podatke lahko ugotovimo, da je listna masa bila v mesecu marcu največja pred čistilno napravo in na koncu mrtvice (Slika 15), v mesecu juniju pa za čistilno napravo (Preglednica 3). Ker so bile v mesecu marcu največje rastline pred čistilno napravo, lahko sklepamo, da je tudi listna površina največja pred čistilno napravo (Slika 14). To smo tudi dokazali (Slika 14). Pričakovali smo, da bo glede na masa nadzemnega dela rastline največja listna površina v mesecu juniju pred čistilno napravo (Slika 17). To trditev lahko glede na pridobljene trditve ovržemo, kajti v mesecu juniju je bila največja listna površina za čistilno napravo, kjer je bila temperatura vode okoli 28 C (Slika 18). Največja vrednost SLA v mesecu marcu je bila za čistilno napravo, medtem, ko je bila v mesecu juniju na koncu mrtvice (Slika 16, Slika 19). Preglednica 3: Zbrani podatki listne mase, listne površine in SLA. LOKACIJA TEMPERATURA LISTNA MASA LISTNA SLA (m 2 /kg) VODE (g) POVRŠINA (mm) MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ 1 (v termah) 31,7 35,1 0,04 0,07 779,09 4207,44 21,86 66,54 2 (tik za 30,6 33 0,03 0,25 842,32 8671,14 32,85 37,83 termami- 300m nižje) 3 (pred 28,8 23,2 0,05 0,20 1649,81 11366,12 31,13 58,21 čistilno) 4 (za 28,5 28,6 0,03 0,36 1326,61 17065,12 45,15 50,42 čistilno) 5 (konec) 27,3 25,7 0,05 0,08 1481,93 6844,91 29,80 84,03 20

LISTNA MASA [g] LISTNA POVRŠINA (mm) 1940 1860 1780 1700 1620 1540 1460 1380 1300 1220 1140 1060 980 900 820 740 660 580 500 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30 30,5 31 31,5 32 TEMPERATURA Slika 14: Odvisnost listne površine od temperature vode v mesecu marcu. 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30 30,5 31 31,5 32 TEMPERATURA Slika 15: Odvisnost listne mase od temperature vode v mesecu marcu. 21

Listna masa (g) SLA [m2/kg] 59 57 55 53 51 49 47 45 43 41 39 37 35 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30 30,5 31 31,5 32 Temperatura [ C] Slika 16: Odvisnost SLA od temperature vode v mesecu marcu. 0,56 0,52 0,48 0,44 0,4 0,36 0,32 0,28 0,24 0,2 0,16 0,12 0,08 0,04 0 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura ( C) Slika 17: Odvisnost listne mase od temperature vode v mesecu juniju. 22

SLA (m2/kg) Listna površina (mm2) 22100 20600 19100 17600 16100 14600 13100 11600 10100 8600 7100 5600 4100 2600 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura ( C) Slika 18: Odvisnost listne površine od temperature vode v mescu juniju. 88 83 78 73 68 63 58 53 48 43 38 33 28 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura ( C) Slika 19: Odvisnost SLA od temperature vode v mesecu juniju. 23

Spad 3.3 SPAD in čas adaptacije Iz preglednice 4 je razvidno, da je najvišja SPAD vrednost v mesecu marcu v termah (Slika 20), kjer je bila najvišja temperatura vode, medtem, ko je v mesecu juniju tik za čistilno napravo (Slika 22). Čas temotne adaptacije v mesecu marcu je najkrajši tik za termami (Slika 21), v mesecu juniju pa za čistilno napravo (Slika 23). Preglednica 4: Zbrani SPAD podatki in podatki za čas trajanja temotne adaptacije. LOKACIJA TEMPERATURA VODE SPAD ČAS TEMOTNE ADAPTACIJE MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ MAREC JUNIJ 1 (v termah) 31,7 35,1 40,14 26,8 14 10,5 2 (tik za 30,6 33 36,7 30,36 7 8 termami) 3 (pred 28,8 23,2 30,24 30,8 10 7 čistilno) 4 (za 28,5 28,6 33,54 32,74 8 6,5 čistilno) 5 (konec) 27,3 25,7 36,78 31,64 13 7,5 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 32,2 Temperatura ( C) Slika 20: Odvisnost vrednosti SPAD od temperature vode v mesecu marcu. 24

Spad Čas adaptacije (min) 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 32,2 Temperatura vode ( C) Slika 21: Odvisnost časa temotne adaptacije od temperature vode v mesecu marcu. 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura vode ( C) Slika 22: Odvisnost vrednosti SPAD od temperature vode v mesecu juniju. 25

Čas adaptacije (min) 14,5 13,5 12,5 11,5 10,5 9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5 3,5 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Temperatura vode ( C) Slika 23: Odvisnost časa temotne adaptacije od temperature vode v mesecu juniju. 3.4 Anatomske študije Anatomske študije listov in korenin smo opravili v mesecu marcu. Zanimala sta nas predvsem debelina listov (Slika 25) in korenin (Slika 27), rastlin nabranih na različnih območjih. Iz dobljenih rezultato lahko rečemo, da imajo rastline, ki rastejo na območju z najnižjo temperaturo vode najdebelejše liste, rastline, ki pa uspevajo na območju z najvišjo temperaturo vode pa imajo liste z najmanjšo debelino (Preglednica 5). Preglednica 5: Debelina lista, glede na temperaturo vode. LOKACIJA TEMPERATURA VODE ( C) DEBELINA LISTA (µm) 1 31,7 287,6924 2 30,6 314,6156 3 28,8 421,5384 4 28,5 421,5386 5 27,3 456,1538 26

Debelina lista ( m) 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 32,2 Temperatura vode ( C) Slika 24: Odvisnost debeline lista od temperature vode. Glede na zbrane podatke, lahko torej ugotovimo, da se z višanjem temperature zmanjšuje debelina listov (Slika 24). Slika 25: Mikroskopski preparat prečnega prereza lista. Med samim raziskovanjem, smo ugotovili, da lahko pri vrsti Pistia stratiotes najdemo listne reže na spodnjem epidermu (Slika 26), čeprav pri rastlinah, katerih listi plavajo na vodi večinoma najdemo listne reže na zgornjem epidermu. Kljub temu, da so pri vodni solati na spodnjem epidermu, jih ne doseže voda, ker iz epiderma izraščajo številni trihomi. 27

Slika 26: Listna reža. Poleg prečnih prerezov listov, smo pripravili tudi mikroskopske preparate prečnih prerezov korenin (Slika 27). Preglednica 6: Meritve korenin iz različnih temperaturnih območij. LOKACIJA TEMPERATURA PRIMARNA CENTRALNI PREMER VODE ( C) SKORJA CILINDER (µm) KORENINE (µm) (µm) 1 31,7 263,8462 174,9999 438,8461 2 30,6 200,3845 122,1155 322,5 3 28,8 210,3566 134,2308 344,5874 4 28,5 260,1923 155,3385 415,5314 5 27,3 325,3547 156,1538 481,8085 Tako kot narašča debelina lista z naraščanjem temperature vode, se veča tudi premer korenine (Slika 27), ki je pogojen z večanjem premera primarne skorje (Slika 29) in centralnega cilindra korenine (Slika 30; Preglednica 6). 28

Slika 27: Prečni prerez korenine. V koreninah je bilo opaziti mnogo kristalov kalcijevega oksalata, v obliki rafidov (Slika 28). Kristalov v obliki kopuč ni bilo opaziti. Številčnost kristalov kalcijevega oksalata je odvisna od razpoložljivosti kalcija (Volk in sod., 2001). Slika 28: Rafidi v korenini. 29

Vaskularni cilinder ( m) Cortex ( m) 380 370 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 32,2 Temperatura vode ( C) Slika 29: Odvisnost debeline primarne skorje od temperature vode. 215 210 205 200 195 190 185 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 32,2 Temperatura vode ( C) Slika 30: Odvisnost debeline centralnega cilindra od temperature vode. 30

Premer korenine ( m) 585 570 555 540 525 510 495 480 465 450 435 420 405 390 375 360 345 330 315 300 285 270 255 240 26,7 27,2 27,7 28,2 28,7 29,2 29,7 30,2 30,7 31,2 31,7 32,2 Temperatura vode ( C) Slika 31: Odvisnost premera korenine od temperature vode. 31

4 DISKUSIJA Vodna solata (Pistia stratiotes L.) je prostoplavajoč sladkovodni makrofit, ki spada v družino Araceae. Razširjena je v tropskih in subtropskih regijah, jezerih, rekah, ribnikih (Ramey, 2004) in v mnogih državah Afrike (Gana, Nigerija) in v ZDA (Florida). Izhajala naj bi iz Južne Amerike (Cordo in sod., 1981 citiran v Labrada in sod., 2001). Nekateri zatrjujejo, da izvira iz Afrike, kjer je poznana kot»zelje Nila«(Haler 2005). V Evropi naj bi se pojavila, kot akvarijska, okrasna rastlina. Kdaj in na kakšen način se je pojavila v Sloveniji ni znano. Pri nas jo lahko najdemo v Topli strugi pri termah Čatež, kjer se je razrasla že na skoraj 25ha. Glede na to, da je temperatura vode skoraj glavni faktor, ki vpliva na razrast te rastline je bil naš glavni cilj ugotoviti, kako temperatura vode vpliva na razširjenost, velikost in optimalno fiziološko delovanje rastline. Postavili smo naslednje hipoteze: H1: Pistia stratiotes L. bo največja in najbolj razširjena na lokaciji z najvišjo temperaturo vode. H2: S povečanjem temperature vode bodo rastline imele večjo SLA, debelejše liste in večje premere korenin. H3: Čas temotne adaptacije bo najkrajši na lokaciji z najvišjo temperaturo vode in tam bodo rastline imele večji kvantni izkoristek. H4: Rastline na mestih z višjo temperaturo imajo večje vrednosti SPAD. Optimalno temperaturno območje za rast je med 22 in 30 C, medtem, ko je 35 C že maksimalna vrednost, v kateri lahko vodna solata še uspeva (Zabrič, 2003). Glede na meritve, ki smo jih opravili, lahko potrdimo dejstvo, da raziskane rastline najbolje uspevajo v omenjenem temperaturnem območju. Zanimivo je bilo dejstvo, da so rastline v mesecu juniju uspevale še pri 35,1 C in da glede na naše meritve niso bile najmanjše. Iz grafa 3 in iz grafa 6 je razvidno, da ne moremo govoriti o linerani odvisnosti mase rastline glede na temperaturo vode. Predvidevali smo, da bodo največje rastline tam, kjer je najvišja temperatura vode in najmanjše rastline tam, kjer je najnižja temperatura vode. 32

To hipotezo lahko ovržemo, kajti največje rastline so bile v mesecu marcu v vodi, kjer je bilo 28,8 C, najmanjše pa v vodi s temperaturo 28,5 C. V mesecu juniju pa so bile največje rastline v vodi s temperaturo 23,2 C in najmanjše v vodi, kjer je bila temperatura 25,7 C. V obeh mesecih pa so bile največje rastline na lokaciji 3 torej pred čistilno napravo, najmanjše pa na lokaciji 4 v mesecu marcu oziroma lokaciji 5 v mesecu juniju. Glede na ta dejstva, lahko rečemo, da temperatura vode ni glavni faktor, ki vpliva na razširjenost in velikost vodne solate (Pistia stratiotes L.). Iz naših podatkov bi lahko rekli, da sta pojavljanje in razrast bolj odvisna od prostorske lokacije. V obeh primerih so bile največje rastline ravno pred čistilno napravo, rastline, ki so uspevale v vodi z največjo temperaturo pa niso bile najmanjše. Iz tega bi lahko sklepali, da je pomemben faktor v Topli strugi čistilna naprava. Temperatura za čistilno napravo pade zaradi dotoka čiste vode. Izvzeta je temperatura vode pred čistilno napravo v mesecu juniju. Bila je najnižja. Vzrok bi lahko iskali v tem, da je bila celotna površina vode prekrita z debelo plastjo vodne solate. Sonce, ki dodatno segreva Toplo strugo ni prodrlo skozi to plast, kakor je lahko na ostalih lokacijah, kjer razrast ni bila v takšnem obsegu. Rast vodne solate je pogojena z razpoložljivostjo nutrientov (Hall in Okali, 1974 citirana v Dewald in Lounibos 1990) in kopičenje gostega pokrova je tesno povezano s koncentracijo nutrientov v vodi in v sedimentu (Bini in sod., 1999; Thomaz in sod., 1999; Sridhar in Sarma, 1985). Omeniti je potrebno dejstvo, da bi lahko podali splošno oceno razširjenosti in o velikosti vodne solate v obeh mesecih in sicer bi lahko bilo enako, glede na prostorsko lokacijo. Največje rastline bi bile pred čistilno napravo in najmanjše na koncu Tople struge, kjer je teren že težje dostopen. Tega dejstva ne moremo dokončno potrditi, saj so bile v mesecu marcu najmanjše rastline takoj za čistilno napravo. Vzroka za to sta lahko dva. Prvi je ta, da so bile takrat na tej lokacije rastline napade s strani uši, drugi pa je količina nutrientov v vodi. Glede na to da je rast in razširjenost vodne solate torej pogojena z razpoložljivostjo nutrientov, ter glede na delovanje prisotne čistilne naprave so bila naša pričakovanja o velikosti in razširjenosti pravilna. Na začetku mrtvice je rastlin manj, ker je temperatura vode previsoka. Navzdol po strugi temperatura vode pada in postaja optimalna, količina nutrientov se zvišuje, zato so na tem območju (območje pred čistilno napravo) rastline največje in najgostejše. Nameščena čistilna naprava iz vode odstranjuje nutriente, zato so rastline za njo manjše in manj razširjene. Nižje po strugi količina nutrientov zopet naraste, vendar s optimalnost temperature vode zmanjša, zato so tudi tukaj rastline manjše in manj razširjene. 33

Vrste, ki rastejo v okolju, bogatem s hranili imajo v povprečju večjo vrednost SLA kot tiste, ki rastejo v okolju, kjer primanjkuje hranil. Nizka vrednost SLA nakazuje, da rastlina veliko vlaga v obrambo listov in njihovo daljšo življenjsko dobo (Hodgson s sod; 1999; Cornellisen s sod; 2003). SLA je vrednost, ki jo izračunamo, kot količnik med površino lista in suho težo lista. Iz preglednice 3 je razvidno, da so največjo vrednost SLA v mesecu marcu imele rastline za čistilno napravo, kjer je bila temperatura vode 28,5 C in v mesecu juniju na koncu mrtvice, kjer je bila temperatura vode 25,7 C. Hipotezo, ki smo jo postavili, da se z večanjem temperature vode, veča tudi vrednost SLA lahko ovržemo, kajti iz slike 16 in slike 19 je razvidno, da temperatura vode in vrednost SLA nista med seboj linearno povezani. Listna površina v mesecu marcu je padala z naraščanjem temperature vode, če izvzamemo podatke, ki smo jih izmerili pred čistilno napravo. Listi rastlin pred čistilno napravo, tako v mesecu marcu, ko je bila temperatura vode 28,8 C in v mesecu juniju, ko je bila temperatura vode 23,2 C so bili največji. V obeh mesecih je bil tukaj kot listov glede na rozeto najmanjši, torej so listi rastli tukaj bolj navpično in na krajših poganjkih, kot pri rastlinah na drugih lokacijah. Dewald in Lounibos (1990), ki sta merila kot listov glede na rozeto, sta opazila različno zgradbo rozete, pri čemer so se mlajši listi pojavljali navpično, kot med listom in vodoravno lego pa se je s starostjo lista zmanjševal. Glede na to ugotovitev, lahko rečemo, da so bile torej rastline pred čistilno napravo v obeh mesecih najmlajše. Poleg vrednosti SLA smo merili tudi čas temotne adaptacije. Čas temotne adaptacije smo določili s pomočjo merjenja fluorescence klorofila. Fluorescenca klorofila nam omogoča, da za rastlino določimo njene optimalne pogoje za fotosintezo, ter tako spremljamo katere stresne pogoje in v kakšni meri jih rastlina tolerira. Meritve fluorescence klorofila nam pomagajo pri zgodnjem odkrivanju ali so rastline izpostavljene stresnim dejavnikom. Če zdrav list, ki je bil nekaj časa v temi nenadoma osvetlimo, ta odda fluorescenco, ki se s časom spreminja. 34

Ločimo začetno fluorescenco zatemnjenega list (F 0 ) in maksimalno fluorescenco, ko so zasičeni vsi fotosistemski reakcijski centri (F m ). Razlika med tema dvema vrednostma je variabilna fluorescenca (F v ). Količnik F v /F m pa je merilo splošne učinkovitosti rastline, ki nam pove, kako dobro rastlina izkorišča svetlobo (Slika 32). (povzeto po http://nic.fnm.uni-mb.si/opis.aspx?id1=3). Slika 32: Prikaz časovne odvisnosti fluorescence. Označeni sta začetna F0 in maksimalna fluorescenca Fm. (vir: http://nic.fnm.uni-mb.si/opis.aspx?id1=3). Optimalna vrednost F v /F m je okoli 0,800. Čas adaptacije smo določili tako, da smo izmerili ta količnik vsaki 2 minuti, dokler ni prišlo do prvega padca vrednosti. Pričakovali smo, da bo čas temotne adaptacije najkrajši na lokaciji z najvišjo temperaturo vode, vendar lahko glede na meritve rečemo ravno obratno. Čas temotne adaptacije je bil v obeh mesecih najdaljši na lokaciji, kjer je bila temperatura vode najvišja. Tam so torej rastline porabile največ časa, da so si opomogle. V mesecu marcu, so si rastline najhitreje opomogle na lokaciji številka 2, kjer je bila temperatura vode 30,6 C, v mesecu juniju pa za čistilno napravo, kjer je bila temperatura vode 28,6 C. Vrednost SPAD naj bi po naših domnevah naraščala z naraščanjem temperature vode. Iz slike 20 lahko vidimo, da je v mesecu marcu bila vrednost SPAD res najvišja na lokaciji z najvišjo temperaturo vode, medtem, ko lahko iz slike 22 razberemo, da je bila vrednost SPAD pri najvišji temperaturi najnižja. 35

Glede na vse podatke, ki smo jih pridobili na terenu lahko povzamemo, da je temperatura vode pomemben dejavnik, vendar za uspevanje, razrast in velikost rastlin so poleg temperature pomembni tudi drugi dejavniki, med drugim tudi nutrienti v vodi, ki jih odstranjuje čistilna naprava. Iz anatomskih študij, ki smo jih opravili v laboratoriju smo ugotovili, da je bila debelina listov največja tam, kjer je bila temperatura vode najmanjša (27,3 C), torej na lokaciji 5 in je najmanjša na lokaciji 1, kjer je bila temperatura vode najvišja 31,7 C. Največji premer so imele korenine na lokaciji 5, torej na lokaciji, kjer je bila temperatura vode najnižja. Premer korenin pa ni bil v povezavi z količino oziroma velikostjo korenin, kajti najdaljše korenine so imele rastline pred čistilno napravo, kjer je bila temperatura vode 28,8 C, premer korenin pa je bil med najmanjšim. 36

5 POVZETEK Diplomsko delo obsega raziskavo s katero smo poskušali ugotoviti kako temperatura vode vpliva na razširjenost,velikost in optimalno fiziološko delovanje vodne solate (Pistia stratiotes L.). Raziskava je potekala ob termalni vodi pri Čatežu in v laboratoriju na oddelku za biologijo na Fakulteti za naravoslovje in matematiko. Proučevali smo vodno solato (Pistia stratiotes). Na terenu smo popisovali pojavljanje vodne solate vzdolž temperaturnega gradienta. Proučili smo ali se rastline v različnih temperaturnih razmerah med seboj razlikujejo v anatomski zgradbi korenin in listov in učinkovitost fotosinteze pri različnih temperaturah okolja. Meritve smo izvajali v mesecu marcu in v mesecu juniju. Za merjenje fluorescence smo uporabili napravo Handy PEA (Hansatech, Norfolk, Anglija), za določitev vrednosti SPAD pa smo uporabili SPAD 502 (Konica Minolta, Osaka, Japonska). Na terenu smo določili 5 prostorskih lokacij, iz katerih smo nekaj svežih rastlin prenesli v laboratorij. V laboratoriju smo pripravili sveže mokre preparate. Iz vsake lokacije smo izbrali 10 listov 10 različnih rastlin in 5 korenin petih različnih rastlin in naredili prečne prereze, ki smo jih kasneje proučevali. Z raziskavo smo potrdili dejstvo, da P. stratiotes najbolje uspeva v temperaturnem območju med 22 in 30 C. Glede na pridobljene rezultate, lahko rečemo, da je temperatura vode, v kateri rastlina uspeva pomemben faktor, vendar tako fiziološke kot morfološke značilnosti niso odvisne samo od temperature. V našem primeru je pomemben faktor tudi nameščena čistilna naprava. Vodna solata uspeva najbolje v vodi z optimalno temperaturo in z zadostno količino nutrientov. Na začetku mrtvice je temperatura vode previsoka, zato so tukaj rastline najmanjše. Po strugi navzdol postaja temperature vode vedno bolj optimalna, prav tako količina nutrientov v vodi. Zato so rastline največje in najbolj razširjene na tem območju (območje pred čistilno napravo). Princip delovanja čistilne naprave temelji na tem, da iz vode odstranjuje nutriente, zato se razširjenost in velikost vodne solate takoj za čistilno napravo zmanjša. Glede morfoloških ko smo ugotovili, da se z naraščanjem temperature vode, veča debelina listov, medtem, ko za premer korenin ne moremo postaviti splošne trditve. 37