ZIARNA PYŁKU I ZARODNIKI GRZYBÓW W POWIETRZU
advertisement
Ziarna pyłku i zarodniki grzybów w powietrzu różnych regionów polski Ziarna pyłku i zarodniki grzybów w powietrzu różnych regionów polski Praca zbiorowa pod redakcją prof. dr hab. Elżbiety Weryszko-Chmielewskiej Polskie Towarzystwo Botaniczne Wydawnictwo Norbertinum Lublin–Warszawa 2014 Recenzent prof. dr hab. Jacek Dutkiewicz Projekt okładki Aneta Sulborska Paweł Niczyporuk Opracowanie redakcyjne Weronika Haratym Korekta Małgorzata Ożóg Opracowanie komputerowe Paweł Niczyporuk © Copyright by Polskie Towarzystwo Botaniczne, Warszawa 2014 © Copyright by Katedra Botaniki Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, 2014 ISBN 978-83-7222-551-1 Norbertinum Wydawnictwo – Drukarnia – Księgarnia spółka z o.o. ul. Długa 5, 20-346 Lublin tel. 81 744 11 58, fax 81 744 11 48 [email protected] www.norbertinum.pl Spis treści Katarzyna Borycka Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . New methods and trends in aerobiological study Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna, Stępalska Danuta, Szczepanek Kazimierz, Czarnobilska Ewa Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Krakowie w latach 2001–2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The analysis of pollen seasons of selected plant taxa in Cracow in 2001–2013 Katarzyna Dąbrowska­‑Zapart, Kazimiera Chłopek Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu Sosnowca w latach 2001–2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The dynamics of pollen seasons of selected plant taxa in the air of Sosnowiec in 2001–2013 Małgorzata Malkiewicz Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) w powietrzu Wrocławia w latach 2003–2013 . . . . . . . The dynamics of pollen seasons of selected trees (Alnus, Corylus, Betula) and herbaceous plants (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) in the air of Wrocław in 2003–2013 Barbara Majkowska­‑Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw i chwastów w Łodzi, w latach 2003–2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The seasonal dynamics of pollen concentrations of taxa with the highest allergenic potential including some trees, grasses and weeds in Łódź in the period 2003–2013 9 27 47 63 81 Małgorzata Puc Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 The pollen of selected allergenic plant taxa in the air of Szczecin 6 Spis treści Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska­‑Jeż Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa w latach 2001–2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 The dynamics of pollen seasons of selected plant taxa in the air of Rzeszów in 2001–2013 Elżbieta Weryszko­‑Chmielewska, Krystyna Piotrowska­‑Weryszko Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Lublinie w latach 2001–2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Characteristics of pollen seasons of selected plant taxa in Lublin in 2001–2013 Agnieszka Dąbrowska Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) w powietrzu Lublina w latach 2001–2013 (metoda grawimetryczna) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 The dynamics of pollen seasons of selected trees (Alnus, Corylus, Betula) and herbaceous plants (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) in the air of Lublin in 2001–2013 (gravimetric method) Agnieszka Grinn­‑Gofroń Wieloletnie badania nad rodzajami Alternaria, Cladosporium i Ganoderma w Szczecinie (2004–2013) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Long­‑term studies on the fungal genera Alternaria, Cladosporium and Ganoderma in Szczecin (2004–2013) Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Zarodniki Alternaria w aeroplankotnie Lublina w latach 2007–2013 . . . . . . . . . . . . . . 171 Alternaria spores in the aeroplankton of Lublin in the years 2007–2013 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek , Katarzyna Piotrowicz Stężenia zarodników Didymella w Krakowie w latach 1997–2006 . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Didymella spore concentrations in Cracow in 1997–2006 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk, Małgorzata Jędryczka Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu w okresie dziesięciolecia (2005–2014) . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Seasonal changes in ascospore concentrations of fungal species belonging to the Leptosphaeria maculans – L. biglobosa complex in the Carpathian foothills over ten years (2005–2014) Spis treści 7 Agnieszka Wojciechowska Białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka, implikacje zdrowotne i środowiskowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Pollen pathogenesis­‑related proteins – classification, characteristics, health and environmental implications Elżbieta Weryszko­‑Chmielewska, Krystyna Piotrowska­‑Weryszko, Aneta Sulborska, Anna Matysik­‑Woźniak Biologiczne i chemiczno­‑fizyczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Biological and chemico­‑physical pollutants of the atmospheric air Danuta Stępalska, Dorota Myszkowska V Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne (Kraków, 3–7 września 2012) . . . . . . . . . 265 The 5th European Symposium on Aerobiology (Cracow, 3–7 september 2012) Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych Katarzyna Borycka Uniwersytet Rzeszowski, Katedra Biologii Środowiska Streszczenie Najpowszechniej używaną aparaturą stacji aerobiologicznych jest pułapka wolumetryczna oparta na prototypie Hirsta, a podstawową metodą identyfikacji sporomorf – analiza morfologiczna. Najnowsze techniki oznaczania w powietrzu zawartości ziaren pyłku, zarodników grzybów, bakterii i wirusów wykorzystują systemy automatycznego i półautomatycznego zliczania obiektów wraz z cyfrową analizą obrazu, spektroskopię oraz detekcję molekularną (PCR). Analizie stężenia alergenów w powietrzu służą testy immunoenzymatyczne: ELISA oraz chemiluminescencji (HIA). Detekcja molekularna z zastosowaniem aptamerów umożliwia uniezależnienie analiz immunologicznych od kosztownej produkcji przeciwciał, a najnowsze techniki wykorzystujące biosensory: spektrometria rezonansu plazmonów powierzchniowych (SPR) i mikrowaga kwarcowa (QCM) – od czasochłonnych reakcji enzymatycznych. Zakres stosowanej do badań aerobiologicznych aparatury zwiększa się o pułapki wolumetryczne zasysające powietrze do probówek oraz wysokoi niskoobjętościowe aparaty kaskadowe. Oprócz analiz powietrza dużych obszarów miejskich, badania aerobiologiczne zaczynają także odpowiadać na indywidualne potrzeby osób uczulonych, koncentrując się na jakości powietrza we wnętrzach budynków z zastosowaniem aparatury przenośnej. Wstęp Badania z dziedziny aerobiologii koncentrują się wokół biernego rozprzestrzeniania w powietrzu organizmów żywych, takich jak: wirusy, bakterie, zarodniki 10 Katarzyna Borycka grzybów, mszaków i paprotników, ziarna pyłku roślin, drobne owady i pajęczaki oraz ich fragmentów, a także innych cząsteczek pochodzenia organicznego. Tworzą one tzw. aeroplankton. Informacje o uwalnianiu, przemieszczaniu i depozycji tych obiektów znajdują praktyczne zastosowanie we wszelkich obszarach związanych z rolnictwem, leśnictwem i klimatologią (Emberlin 2003, Weryszko­ ‑Chmielewska 2007, Ogihara i wsp. 2014). Jednakże w dobie coraz większej zachorowalności na różnego rodzaju alergie i inne dolegliwości powodowane przez zanieczyszczenia powietrza (Isolauri i wsp. 2004), to nauki medyczne najczęściej korzystają z prowadzonego przez aerobiologów monitoringu jakości powietrza. Z tego powodu, spośród elementów aeroplanktonu niezmiennie najwięcej uwagi poświęca się obecności w powietrzu ziaren pyłku, zarodników grzybów oraz ich alergenów (Weryszko­‑Chmielewska 2007). Podstawową techniką badawczą w aerobiologii jest metoda wolumetryczna, natomiast identyfikacja analizowanych obiektów oparta jest na ocenie cech morfologicznych. Ziarna pyłku oznacza się pod mikroskopem optycznym na podstawie takich cech jak: kształt i rozmiar, liczba i typ apertur oraz urzeźbienie egzyny – i zlicza z powierzchni szkiełka mikroskopowego (Carvalho i wsp. 2008). Dla bakterii i niektórych grzybów bazową metodą jest hodowla na pożywkach agarowych, a następnie identyfikacja powstałych kolonii (Alvarez i wsp. 1995, Carvalho i wsp. 2008, Viegas i wsp. 2014). Aby skrócić czas analiz i uczynić je mniej pracochłonnymi, aerobiolodzy we współpracy z naukowcami z rozmaitych dyscyplin badawczych podejmują próby zaadaptowania nowych metod analitycznych. Poniższy przegląd najnowszych dokonań w dziedzinie aerobiologii stanowi próbę syntezy technik badawczych, które w przyszłości mogą uzupełnić lub zastąpić czaso- i pracochłonne metody oparte na analizie morfologicznej. Ponadto, zwraca uwagę na nowe aspekty poruszane w ostatnich latach w badaniach aeroplanktonu, ze szczególnym uwzględnieniem obecnych w nim ziaren pyłku, zarodników grzybów i ich alergenów. Nowe metody badań w aerobiologii Aparatura aerobiologiczna Rozpowszechniona obecnie na całym świecie aparatura stacji aerobiologicznych, oparta na prototypie Hirsta (1952), umożliwia analizę zawartości ziaren pyłku i zarodników grzybów w określonej jednostce objętości powietrza. Metodę taką nazywa się wolumetryczną (objętościową), a pozyskane za jej pomocą próby Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 11 analizuje mikroskopowo. W ostatnich latach różne ośrodki naukowe eksperymentują z wprowadzaniem innych typów aparatury, które byłyby pomocne we wdrażaniu do monitoringu aerobiologicznego nowego rodzaju metod analitycznych. Aby pozyskane próby można było poddać analizom immunologicznym, molekularnym i spektroskopowym, skonstruowano urządzenia wolumetryczne zasysające powietrze bezpośrednio do probówek. W powszechnym użyciu są dwie pułapki tego typu: cyklon firmy Burkard (multi­‑vial cyclone sampler) (Fernández­ ‑González i wsp. 2010, 2011, Guedes i wsp. 2014) oraz aparat Coriolis (Coriolis air sampler) (Carvalho i wsp. 2008, Gómez­‑Domenech i wsp. 2010). Pierwszy z nich, zaliczany do aparatury niskoobjętościowej, zasysa 16.5 l powietrza·min–1 do 1.5 ml probówek typu Eppendorf. Dzięki mechanizmowi zegarowemu zawartość jednej probówki odpowiada 1 dobie. W drugim – wysokoobjętościowym – przepływ powietrza można regulować dowolnie w przedziale 200–630 l·min–1. Dzięki sile zasysania, a w aparacie Coriolis dodatkowo dzięki ruchowi wirowemu probówki, cząsteczki osadzają się na jej wewnętrznej ścianie. Próby mogą być pozyskiwane „na sucho” (multi­‑vial cyclone sampler) (Fernández­‑González i wsp. 2010, 2011) lub „na mokro” (Coriolis air sampler) – do buforu bądź wody (Carvalho i wsp. 2008, Gómez­‑Domenech i wsp. 2010). Odrębną grupę pułapek stanowią aparaty kaskadowe. Mają one tę przewagę nad poprzednimi, iż umożliwiają podział zasysanych cząsteczek na frakcje zróżnicowane pod względem średnicy aerodynamicznej. Wzorowane są na aparacie Andersena (Andersen 1958), który składa się z metalowych części zestawionych pionowo na zmianę ze szkiełkami mikroskopowymi lub szalkami Petriego wypełnionymi podłożem mikrobiologicznym. Średnica perforacji każdej z części maleje od góry do dołu. W nowszych urządzeniach używa się filtrów z włókna szklanego, które pozwalają na zatrzymanie cząsteczek o średnicy nawet poniżej 0.7 µm (De Linares i wsp. 2007). Rozmaite wersje aparatury różnią się objętością zasysanego powietrza od 10 do 30, a najnowsze do 100 l·min–1 (Andersen 1958, De Linares i wsp. 2007, http://www.burkard.co.uk/perssamp.htm, http://www.mbv.ch/mas­ ‑100­‑nt_23­‑en.html). W ostatnich latach do badań alergenów wykorzystuje się wysokoobjętościowy aparat kaskadowy (High­‑Volume Cascade Impactor) CHEMVOL®, pozwalający na zasysanie nawet 800 l powietrza·min–1. Składa się on z kilku osobnych części, z których każda zawiera okrągły filtr z pianki poliuretanowej. W zależności od tego ile frakcji cząsteczek chce się uzyskać, tyle części jedna na drugiej montuje się w aktualnie używanej aparaturze. Od góry kolejno umieszcza się filtry, na których zatrzymywane będą cząsteczki o coraz mniejszej średnicy (od > 10 do > 0.12 μm). Filtry zmienia się codziennie o tej samej godzinie, a następnie, po pocięciu 12 Katarzyna Borycka każdego na 3 części (3 powtórzenia), przechowuje do dalszych analiz (Buters i wsp. 2010, 2012, Albertini i wsp. 2013). Niskoobjętościowe aparaty kaskadowe (Low Pressure Impactor – LPI) używane są do analiz bardzo małych cząsteczek rzędu kilku nanometrów – najczęściej lotnych związków organicznych, produktów spalania paliw (Virtanen i wsp. 2010) i innych drobnych zanieczyszczeń powierza, jak np. aminokwasy (Di Filippo i wsp. 2014). Aparaty takie dzielą cząsteczki na kilkanaście frakcji różnych rozmiarów, z których najmniejsze mogą dochodzić do 30 nm w aparacie DLPI (Di Filippo i wsp. 2014), a nawet do 6 nm w ELPI (Electrical Low Pressure Impactor). Aparat ELPI umożliwia ponadto szybkie określenie rozmiarów i koncentracji cząsteczek w czasie rzeczywistym w oparciu o pomiar ich ładunków elektrycznych (http:// www.dekati.com/products/Fine%20Particle%20Measurement /ELPI%2B™). Do monitoringu jakości powietrza we wnętrzach budynków najczęściej wykorzystuje niewielkich rozmiarów aparaturę, tzw. „osobistą” lub „przenośną”. Pułapki takie mają krótki czas zasysania powietrza bezpośrednio na szkiełka mikroskopowe, pożywki agarowe lub do probówek z odpowiednim buforem. Objętość zasysanego powietrza to od 10 do 20 l·min–1, natomiast w nowszym urządzeniu MAS­‑100 do 100 l·min–1 (Alvarez i wsp. 1995, Viegas i wsp. 2014, Usachev i wsp. 2014, http://www.burkard.co.uk/perssamp.htm, http://www.mbv.ch/mas­‑100­ ‑nt_23­‑en.html). Metody usprawniające tradycyjną analizę mikroskopową Współpraca palinologów z informatykami zaowocowała w ostatnich latach opracowaniem systemów półautomatycznego i automatycznego oznaczania i zliczania ziaren pyłku z powierzchni szkiełka mikroskopowego (Boucher i wsp. 2002, Holt i wsp. 2011). Systemy takie składają się z wyposażonego w kamerę mikroskopu optycznego podłączonego do komputera. Ich działanie sprowadza się do przeszukiwania całej powierzchni szkiełka, lokalizowania obiektów (w tym wypadku ziaren pyłku), rozpoznania typów ziaren i ich zliczania. Identyfikacja możliwa jest dzięki wcześniejszemu stworzeniu bazy obrazów i ich dokładnemu matematycznemu opisaniu odpowiednimi parametrami, do których oznaczany obiekt jest porównywany. W systemie półautomatycznego zliczania opisanym przez Boucher i wsp. (2002) ziarna pyłku lokalizowane są dzięki podbarwieniu ich fuksyną, a identyfikacja odbywa się na podstawie obrazu trójwymiarowego. Obiecującą propozycją jest system całkowicie zautomatyzowanego zliczania ziaren (Holt i wsp. 2011). Obiekty wyszukiwane są na obrazie czarno­‑białym przy niewielkim powiększeniu obiektywu (4x). Ich identyfikacja odbywa się już pod obiektywem 20x. Neuronowe Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 13 oprogramowanie pozwala na porównanie 43 parametrów opisujących cechy morfologiczne ziarna. Co istotne dla palinologów: mogą oni na końcu przejrzeć wszystkie obrazy, które system zapisał i pogrupował na poszczególne typy ziaren i zweryfikować poprawność oznaczeń. Ponadto, po przeskanowaniu całej powierzchni szkiełka komputer tworzy trójwymiarową mapę punktowej lokalizacji poszczególnych obiektów na szkiełku. Autorzy twierdzą, że dokładność opracowanej przez nich techniki wynosi od 88 do 100%. Dodatkowo, cechuje ją wysoka powtarzalność przy każdym kolejnym zliczaniu ziaren z tego samego szkiełka, o wiele wyższa niż w przypadku porównania wyników dla grupy palinologów analizujących ten sam preparat. Niedokładności mogą powstawać wówczas, gdy ziarna pyłku mocno zachodzą jedno na drugie, co utrudnia rozpoznanie obrazu. Niedawno opracowaną techniką jest Direct Vision System (http://www. aeromedi.org/index.php?option=com_content&view=article&id=88&Itemid=9), umożliwiający cyfrową analizę obrazu. Dzięki zastosowaniu specjalnego barwnika redprot®, przyjmującego kolor od jasnoróżowego do ciemnoniebieskiego, możliwe jest oznaczanie białek, bakterii, ziaren pyłku, zarodników grzybów oraz drobnych organizmów (np. roztoczy) zarówno w roztworach, jak i na powierzchniach: szklanych, metalowych oraz na membranach. Częścią systemu jest urządzenie aeroScope® służące do automatycznej, precyzyjnej manipulacji szkiełkiem mikroskopowym, co daje możliwość wykonania szybkich seryjnych analiz. Oznaczanie ziaren pyłku do rodzaju możliwe jest dzięki różnicom w rozchodzeniu się barwnika w komórce. Komputerowy program do analizy obrazu skanuje poszczególne piksele w różnych odcieniach szarości i zaznacza rejony odpowiadające kolorem oraz rozmiarem poszukiwanym obiektom. Metody oparte na właściwościach fizyko­‑chemicznych W ostatnich latach w aerobiologii podjęto próby wprowadzenia technik badawczych wykorzystujących różne rodzaje promieniowania. Ich zastosowanie możliwe jest dzięki występowaniu różnic w chemicznej kompozycji ściany komórkowej. Głównym budulcem trwałej struktury ściany ziaren pyłku wszystkich taksonów jest sporopolenina (Weryszko­‑Chmielewska 2003, Ivleva i wsp. 2005), posiadająca w swej strukturze głównie karotenoidy i ich estry warunkujące rozróżnianie gatunków metodą spektroskopii (Schulte i wsp. 2009). Zróżnicowanie ilościowe rozmaitych składników chemicznych przekłada się na występowanie różnych grup funkcyjnych i wiązań chemicznych między nimi. Wzbudzone falą o określonej długości, każde z nich emituje promieniowanie o charakterystycznej dla siebie częstotliwości. Zarówno ilościowe jak i jakościowe zróżnicowanie znajduje odbicie 14 Katarzyna Borycka w widmach pasmowych rejestrowanych przy pomocy spektroskopu (Ivleva i wsp. 2005, Guedes i wsp. 2014). Dotychczasowe badania nad szerszym zastosowaniem technik spektroskopowych wskazują, że możliwa jest identyfikacja typów ziaren pyłku w mieszaninach, w których większość stanowi jeden rodzaj (Ivleva i wsp. 2005, Gottardini i wsp. 2007) lub w próbkach z dni, w których stężenie ziaren pyłku danego typu osiągało najwyższe wartości (Guedes i wsp. 2014). Chociaż najnowsze badania zaowocowały stworzeniem bazy spektrów promieniowania charakterystycznych dla alergennych taksonów roślin (Guedes i wsp. 2014), trudnością na dzień dzisiejszy byłoby prawdopodobnie oznaczenie tą metodą niskich stężeń na początku i pod koniec sezonu pyłkowego. Do tej pory opisano próby wykorzystania spektroskopii w podczerwieni (Gottardini i wsp. 2007) i spektroskopii Ramana (Ivleva i wsp. 2005, Sengupta 2005, Guedes i wsp. 2014), z których więcej uwagi w badaniach aerobiologicznych poświęcono tej drugiej. Spektroskopia Ramana W spektroskopii Ramana widmo uzyskuje się dzięki silnemu promieniowaniu monochromatycznemu, do wytworzenia którego wykorzystuje się laser (Ivleva i wsp. 2005). Próbki nie wymagają wstępnego przygotowania, ich analiza trwa krótko, a ziarna pyłku można rozróżnić do rodzaju – co udało osiągnąć się także dla taksonów z rodziny Poaceae (Guedes i wsp. 2014). Problemem jest często dodatkowa autofluorescencja ziaren, zaburzająca obraz widma. Aby tego uniknąć badane cząsteczki pokrywa się cienką warstwą metalu. Dzięki temu uzyskuje się wzmocniony sygnał i tym samym ostrzejszy obraz widma. Jest to tzw. powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana (SERS), której zastosowanie przetestowano także dla bakterii (Sengupta i wsp. 2005). Detekcja molekularna Bardzo obiecującą alternatywą dla analizy mikroskopowej wydaje się być detekcja materiału genetycznego przy zastosowaniu technik PCR (Polymerase Chain Reaction). Metodę tę zaczęto wykorzystywać do oznaczania bakterii i zarodników niektórych grzybów obecnych w powietrzu (Alvarez i wsp. 1995, Williams i wsp. 2001, Calderon i wsp. 2002). Dla ziaren pyłku znalazła dotychczas szersze zastosowanie do identyfikacji materiału kopalnego (Parducci i Suyama 2011). Oznaczenia molekularne możliwe są po pozyskaniu prób bezpośrednio z powietrza zassanego Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 15 do probówki „na sucho” (Williams i wsp. 2001) lub „na mokro” (Carvalho i wsp. 2008, Gómez­‑Domenech i wsp. 2010). Ostatnie doświadczenia wskazują także na możliwość zaadaptowania techniki w powiązaniu z najpowszechniejszą aparaturą aerobiologiczną opartą na prototypie Hirsta (Calderon i wsp. 2002, Kaczmarek i wsp. 2009, Longhi i wsp. 2009). Powodem, dla którego metoda PCR nie jest dotychczas szeroko wykorzystywana w badaniach aerobiologicznych, są trudności z precyzyjnym oznaczeniem stężenia DNA, które przekładałoby się na ilość badanego materiału (bakterii, zarodników grzybów czy ziaren pyłku). Uzyskanie tak dokładnych wyników – dzięki wyznakowaniu fluorescencyjnemu cząsteczek DNA (np. barwnikiem Sybr Green) – umożliwia ilościowy PCR (real­‑time PCR, qPCR). Metoda ta wymaga jednak bardzo czystego materiału genetycznego. W przeciwnym wypadku inhibicja polimerazy podczas syntezy DNA może prowadzić do zahamowania reakcji lub obniżenia minimalnego progu detekcji – niewielkie stężenia, istotne z punktu widzenia aerobiologii, mogą nie zostać zarejestrowane (Demeke i Jenkins 2010). Tymczasem zarówno w powietrzu (Calderon i wsp. 2002), jak i w samym ziarnie pyłku (St. Pierre i wsp. 1994) znajdują się potencjalne inhibitory reakcji, takie jak: niebiologiczne zanieczyszczenia powietrza (Calderon i wsp. 2002), DNA innych organizmów (Williams i wsp. 2001), elementy kompozycji ściany ziaren – polisacharydy i związki polifenolowe (Alvarez i wsp. 1995, Demeke i Jenkins 2010). Mimo, iż ostatnie badania wskazują, że możliwa jest detekcja nawet tak niewielkich ilości jak 3 ziarna pyłku (Longhi i wsp. 2009), to należy liczyć się ze stratami DNA podczas kolejnych etapów przygotowywania próby. Aby pokonać te trudności, metodyka PCR dla potrzeb aerobiologii różni się od standardowej procedury większą liczbą cykli amplifikacji (do 40, czyli o 5–10 więcej niż standardowo) oraz wysoce specyficznymi i krótkimi starterami (Longhi i wsp. 2009, Suyama 2011). W przypadku ziaren pyłku, z powodu ich wielowarstwowej ściany komórkowej, odpornej na działanie wysokiej temperatury i większości czynników chemicznych (w tym silnych kwasów) (Weryszko­‑Chmielewska 2003), trudnością jest sama izolacja materiału genetycznego. W celu jej ułatwienia stosuje się wytrząsanie próbki w młynkomikserach typu Fast Prep z kulkami szklanymi w buforze z różną kombinacją rozmaitych detergentów, takich jak: CTAB, SDS, Nonident P-40 (Williams i wsp. 2001, Calderon i wsp. 2002, Kaczmarek i wsp. 2009, Longhi i wsp. 2009, Parducci i Suyama 2011). Łatwiejszą izolację bakteryjnego DNA przeprowadza się bez wytrząsania, z użyciem detergentu SDS lub przez naprzemienne traktowanie wysoką i niską temperaturą (Alvarez i wsp. 1995). Warto zaznaczyć, że technika real­‑time PCR może znaleźć szersze zastosowanie nie tylko przy monitoringu skierowanym do alergików. Byłaby cenną pomocą 16 Katarzyna Borycka w ochronie roślin przed chorobami grzybowymi (Frenguelli 1998, Calderon i wsp. 2002, Kaczmarek i wsp. 2009) oraz w identyfikacji gatunków grzybów, których nie można hodować na pożywkach albo których rozróżnienie na podstawie cech morfologicznych jest trudne czy wręcz niemożliwe (Kaczmarek i wsp. 2009, Viegas i wsp. 2014). Metody immunologiczne – badanie alergenów Za objawy uczulenia i astmy odpowiedzialne są alergenne białka zlokalizowane w pylnikach, na powierzchni egzyny, intyny lub w cytoplazmie ziaren pyłku (Weryszko­‑Chmielewska 2003) oraz we wnętrzu zarodników (Green i wsp. 2006). Uwolnione poza ich obręb w procesie pylenia oraz kiełkowania łagiewki pyłkowej (u drzew) (Grote i wsp. 2003), kiełkowania zarodników (Green i wsp. 2006) lub w efekcie pękania uwodnionego ziarna (u traw) (Suphioglu i wsp. 1992, Taylor i wsp. 2002), migrują w powietrzu jako wolne cząstki łatwo przenikające do dróg oddechowych. Dogłębne poznanie lokalizacji i mechanizmów uwalniania alergenów możliwe było dzięki zastosowaniu takich technik jak: western blot (detekcja białek przez ich rozdział elektroforetyczny, unieruchomienie na membranie i przyłączenie specyficznych dla nich przeciwciał) (Suphioglu i wsp. 1992) czy skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) (Taylor i wsp. 2002, Grote i wsp. 2003). Jeśli dane aerobiologiczne mają służyć osobom uczulonym, bardziej zasadną wydaje się być detekcja immunologiczna alergennych białek niż typowa analiza morfologiczna ziaren pyłku i zarodników grzybów (Ekebom i wsp. 1996, Buters i wsp. 2010, 2012). Powodem jest – opisywany przez wielu autorów – brak synchronizacji terminów sezonów pyłkowych z terminami występowania w powietrzu ich najważniejszych alergenów (Ekebom i wsp. 1996, Takahashi i wsp. 2001, De Linares i wsp. 2007, Fernández‐González i wsp. 2010, Albertini i wsp. 2013, Galán i wsp. 2013). Ponadto, potencjał alergenny ziaren pyłku (liczba alergenów uwolnionych przez 1 ziarno) niejednokrotnie różni się między latami oraz dniami sezonu (Buters i wsp. 2010), co może być związane z ich geograficznym pochodzeniem (Buters i wsp. 2012, Galán i wsp. 2013) oraz warunkami atmosferycznymi (Fernández­‑González i wsp. 2011, Suphioglu i wsp. 1992). Skalę tych różnic dobrze obrazują badania, w których Buters i wsp. (2012) stwierdzili, że zawartość alergenu Bet v 1 uwalnianego przez jedno ziarno obecne w powietrzu może wahać się nawet dziesięciokrotnie w różnych rejonach Europy. W badaniach immunologicznych trzeba jednak pamiętać o możliwości zafałszowania wyników, gdy alergeny wykazują podobieństwo w budowie cząsteczkowej między sobą, jak np. alergeny brzozy i olszy czy brzozy i dębu. Łatwo dochodzi wówczas do reakcji krzyżowych Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 17 z niespecyficznymi dla danego taksonu przeciwciałami (Ekebom i wsp. 1996, Buters i wsp. 2010). Dodatkowo, często podejmowanym przez naukowców tematem jest weryfikacja rozmiarów cząsteczek, które mogą wywoływać objawy alergii. Dlatego coraz częściej używa się aparatury z filtrami dzielącymi cząsteczki na różne frakcje (Andersen 1958, De Linares i wsp. 2007, Buters i wsp. 2010, 2012, Albertini i wsp. 2013), choć do detekcji immunologicznej możliwe jest również zastosowanie urządzeń zasysających powietrze do probówek (Carvalho i wsp. 2008, Fernández­ ‑González i wsp. 2010, 2011, Gómez­‑Domenech i wsp. 2010). Metody immunoenzymatyczne ELISA (Enzyme­‑Linked Immunosorbent Assay) Do jakościowych i ilościowych oznaczeń alergenów najpowszechniej wykorzystuje się enzymatyczny test podwójnej immunosorpcji, tzw. sandwich ELISA (De Linares i wsp. 2007, Buters i wsp. 2010, 2012, Fernández­‑González i wsp. 2010, 2011, Albertini i wsp. 2013). Białka – alergeny, zostają najpierw wypłukane z filtrów aparatów kaskadowych lub z osadu zebranego do probówki roztworem soli fizjologicznej buforowanej fosforanem (PBS). Celem zwiększenia zagęszczenia alergenów, próby po takiej ekstrakcji poddaje się zwykle liofilizacji (Buters i wsp. 2010, 2012, Albertini i wsp. 2013). Test ELISA polega na przyłączeniu obecnego w roztworze alergenu do specyficznego dla niego przeciwciała związanego wcześniej z wielodołkową płytką z tworzywa sztucznego. Następnie z alergenem łączy się drugie specyficzne przeciwciało, a z nim kompleks streptawidyna – enzym (peroksydaza). Jest to etap, w którym przeciwciała zostają znakowane dzięki silnemu powinowactwu streptawidyny do aminokwasu biotyny. Wiążący się do enzymu substrat zapoczątkowuje reakcję barwną, której intensywność mierzy się spektrofotometrcznie. Na podstawie wartości absorbancji przy określonej długości fali oblicza się stężenie alergenu w próbie (De Linares i wsp. 2007, Fernández­‑González i wsp. 2010, 2011). Test ELISA jest bardzo czułą metodą, a jego wiarygodność w dużej mierze zależy od stabilnych warunków termicznych i precyzji wykonania analiz. Dlatego też duży nacisk kładzie się na weryfikację wiarygodności testów. Służą temu sporządzane osobno dla każdej z analiz: krzywa wzorcowa oraz co najmniej dwie kontrole pozytywne o znanych stężeniach alergenów. Ponadto, aby zweryfikować liniowość otrzymanych wyników, pojedyncza próba testowana jest w kilku rozcieńczeniach (Buters i wsp. 2012, Albertini i wsp. 2013). 18 Katarzyna Borycka Immunologiczny test chemiluminescencji – HIA (Halogen Immunoassay) Aby umożliwić analizę stężenia alergenów z wykorzystaniem najpowszechniejszej w stacjach aerobiologicznych aparatury opartej na prototypie Hirsta, podjęto próby testów immunoenzymatycznych na membranach poliwinylowych z fluorkiem. Analiza możliwa jest do przeprowadzenia bezpośrednio na taśmie zdjętej z bębna aparatu. Podobnie jak przy teście ELISA do alergenów przyłączone zostają przeciwciała, z tym że reakcja barwna widoczna jest w postaci efektu ‘halo’, tworzącego się zarówno wokół ziaren pyłku, jak i cząsteczek alergenów. Stężenie alergenów jest proporcjonalne do chemiluminescencji mierzonej przy pomocy luminometru w relatywnych jednostkach świetlnych (RLU) bądź gęstości optycznej wyznaczanej po przejściu światła przez warstwę ‘halo’ (Ekebom i wsp. 1996, Razmovski i wsp. 2000, Madeja i wsp. 2005). Dodatkową zaletę metody stanowi możliwość uzyskania obrazu na filmie rentgenowskim, który może odzwierciedlać godzinowe stężenia alergenów (Ekebom i wsp. 1996, Madeja i wsp. 2005) oraz ich lokalizację w ziarnach pyłku i zarodnikach grzybów (Green i wsp. 2006). Zastosowanie tej techniki ogranicza jednak dłuższy czas analiz niż przy teście ELISA (Ekebom i wsp. 1996). Ponadto, pułapki oparte na prototypie Hirsta cechuje ograniczona zdolność do gromadzenia cząsteczek o średnicy mniejszej niż 3 µm, co przemawia za wykorzystywaniem do badań nad alergenami aparatury wysokoobjętościowej (Emberlin 2003). Detekcja molekularna alergenów z wykorzystaniem aptamerów Absolutną nowością, zarówno dla aerobiologii, jak i alergologii, jest technika łącząca detekcję molekularną i immunologiczną. Jako jedyna metoda oznaczania alergennych białek nie wykorzystuje przeciwciał, lecz krótkie odcinki nici DNA (oligonukleotydy) zwane aptamerami. Są one znakowane aminokwasami, do których duże powinowactwo wykazuje np. neutrawidyna. Po jej przyłączeniu do kompleksu białko (aptamer), dodaje się enzym z substratem, czego wynikiem jest reakcja barwna. Wyzwalana w jej efekcie chemiluminescencja odzwierciedla stężenie alergenu. Dotychczas pojawiło się jedno doniesienie o możliwości wykorzystania aptamerów do detekcji alergenów ziaren pyłku. Być może w przyszłości technika ta pozwoli na ominięcie ograniczeń, jakie posiadają typowe testy immunologiczne, a więc kosztownej produkcji przeciwciał i uzależnienia reakcji od wąskiego zakresu warunków termicznych (Ogihara i wsp. 2015). Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 19 Metody immunologiczne niewykorzystujące reakcji enzymatycznych Dogłębne poznanie zjawisk optyki i fizyki falowej dało możliwości do rozwoju technik pomiarowych opartych o biosensory. W przeciwieństwie do poprzednich, techniki te nie wykorzystują reakcji enzymatycznych, nie wymagają żadnego znakowania analizowanych białek, co znacznie skraca czas analizy (Takahashi i wsp. 2001, Antosiewicz i wsp. 2015). Duża czułość systemów pomiarowych sprawia, że możliwy jest niższy próg detekcji alergenów niż przy metodzie ELISA (Huang i wsp. 2008), ale z racji dużego wpływu temperatury na pomiar, analizy można przeprowadzać tylko w pomieszczeniach z kontrolowanymi warunkami termicznymi (Takahashi i wsp. 2001). Spektrometria rezonansu plazmonów powierzchniowych – SPR (Surface Plasmon Resonance) Spektrometria rezonansu plazmonów powierzchniowych jest to technika optyczna, w której stężenie alergenów wyznacza się na podstawie zmian współczynnika załamania światła. Przeciwciała wiążą się do płytki szklanej pokrytej cienką warstwą złota. Za pomocą lasera wzbudzone zostają elektrony na powierzchni złota, dzięki czemu tworzy się pole elektryczne, a w konsekwencji następuje zmiana stężenia analizowanej substancji na powierzchni płytki. Zmiana stężenia warunkuje zmianę współczynnika załamania światła (Takahashi i wsp. 2001, Huang i wsp. 2008). Metoda ta pozwala na badanie stężenia alergenów w czasie rzeczywistym nawet co godzinę (gdy stężenia alergenów są wysokie) (Takahashi i wsp. 2001). Zastosowanie techniki SPR w aerobiologii nie ogranicza się tylko do detekcji alergenów. Za jej pomocą można oznaczać obecność wirusów, mikroorganizmów i drobnych cząstek organicznych (Usachev i wsp. 2014). Mikrowaga kwarcowa – QCM (Quartz Crystal Microbalance) Wykorzystanie zjawiska piezoelektrycznego zachodzącego w kryształach umożliwiło skonstruowanie wagi kwarcowej, spełniającej rolę detektora cząstek molekularnych (Antosiewicz i wsp. 2015). Jest ona rezonatorem, pracującym z drganiami o znanej częstotliwości. Powleczoną złotem, krystaliczną powierzchnię wagi pokrywa się roztworem aldehydu glutarowego, do którego selektywnie przyłączają się przeciwciała. Całość analizy przeprowadza się w komorze, gdzie rozpylany jest roztwór badanej próby. Obecne w nim alergeny, łącząc się z przeciwciałami unieruchomionymi na wadze, obniżają jej częstotliwość drgań. Zmiana częstotliwości 20 Katarzyna Borycka jest proporcjonalna do zmiany masy, czyli ilości alergennych białek przyłączonych do przeciwciał (Poitras i Tufenkji 2009, Morris i wsp. 2014). Wagę kwarcową zaczęto wykorzystywać w aerobiologii na niewielką skalę do oznaczania obecności bakterii (Poitras i Tufenkji 2009) oraz alergenów zwierząt (Morris i wsp. 2014). W obydwu przypadkach konieczne jest zastosowanie przeciwciał. Choć będące nowością metody niewykorzystujące przeciwciał (detekcja z użyciem aptamerów) lub reakcji immunoenzymatycznych (SPR, QCM) są na dzień dzisiejszy kosztowne, to w przyszłości mogą być alternatywą dla testu ELISA, powszechnie uważanego za czasochłonny i mniej czuły niż wyżej wymienione. Nowe kierunki badań aerobiologicznych Oprócz ziaren pyłku i zarodników grzybów, w kręgu zainteresowań aerobiologów znajdują się także cząsteczki o najmniejszych średnicach aerodynamicznych, gdyż to one najgłębiej penetrują system oddechowy, powodując jego uszkodzenia. Obecnie aparaty kaskadowe umożliwiają wychwytywanie cząsteczek nawet tak małych jak 6 nm (http://www.dekati.com/products/Fine%20Particle%20Measurement/ELPI%2B™). Ostatnie badania wykraczają więc poza detekcję alergennych białek i skupiają się także na aminokwasach (Di Filippo i wsp. 2014) i węglowodorach aromatycznych oraz ich wpływie na zdrowie (Taylor i wsp. 2002, Lippmann i wsp. 2003, Virtanen i wsp. 2010, Bełcik i wsp. 2014). Wymienia się już nie tylko alergie związane z nadwrażliwością systemu immunologicznego, ale nierzadko mechaniczne uszkodzenia systemu oddechowego (Di Filippo i wsp. 2014), reakcje synergistyczne z alergenami ziaren pyłku (Taylor i wsp. 2002, Lippmann i wsp. 2003) oraz efekt mutagenny (Bełcik i wsp. 2014). Ponadto, cząsteczki zanieczyszczeń niebiologicznych stanowią ważny nośnik ułatwiający transport alergenów (Lippmann i wsp. 2003). Najnowsze badania wskazują również, iż niektóre zanieczyszczenia powietrza mogą uszkadzać ziarno pyłku, czego efektem jest zwiększenie ilości uwalnianych alergenów, co stwierdzono w oparciu o metody immunologiczne (Motta i wsp. 2006, Ghiani i wsp. 2012). Podejmując się badań z użyciem spektroskopii rentgenowskiej, zaobserwowano, iż metale ciężkie mogą akumulować się na powierzchni ziaren pyłku i migrować wraz z nimi, zwiększając negatywny wpływ na zdrowie (Duque i wsp. 2013). Nową koncepcją jest badanie indywidualnej ekspozycji na alergeny. W takich systemach immunodiagnostycznych wykorzystuje się reakcje alergenów z niespecyficznymi przeciwciałami IgE obecnymi w surowicy krwi każdego człowieka. Dzięki temu uzyskujemy informacje o poziomie reakcji alergicznych konkretnej Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 21 osoby na cały zestaw alergenów znajdujących się w powietrzu (Tovey i wsp. 2000). Do badań tego typu poleca się jedną z nowszych metod analiz alergenów – HIA (Razmovski i wsp. 2000, Tovey i wsp. 2000). Coraz większy nacisk kładzie się również na badanie jakości powietrza we wnętrzach budynków. Analizuje się przede wszystkim obecność bakterii i zarodników grzybów (Viegas i wsp. 2014), roztoczy (Huang i wsp. 2008) oraz alergenów zwierząt domowych (Morris i wsp. 2014). Nowe światło na potencjalne źródła alergii w pomieszczeniach rzucają badania obecności ziaren pyłku i ich alergenów, które mogą pozostawać we wnętrzach długo po zakończeniu sezonu pyłkowego (Fahlbusch i wsp. 2000, Ogihara i wsp. 2015). Ze względu na działanie kancerogenne obiektami badań są także lotne związki organiczne, jak np.: benzen, ksylen i toluen, uwalniane przez syntetyczne elementy wyposażenia wnętrz, farby, detergenty itp. (Tarran i wsp. 2007), a w przypadku terpenoidów także przez niektóre rośliny (Virtanen i wsp. 2010). Wiedza na temat poziomu stężenia tych związków w pomieszczeniach skłania do wdrażania systemów umożliwiających ich neutralizację (Tarran i wsp. 2007). Podsumowanie Podsumowując dokonania naukowe ostatnich kilkunastu lat z zakresu aerobiologii, należy podkreślić ogromny rozwój metod opartych o analizę immunologiczną oraz molekularną. Wydaje się, że nadal będą miały one coraz większe znaczenie – pierwsze, z racji częstej zachorowalności na alergie, drugie – z powodu mniej czaso- i pracochłonnych analiz. Bardzo duży postęp w zakresie technik biosensorycznych pozwoli być może w przyszłości na zastosowanie w aerobiologii bardzo czułych systemów pomiarowych, chociaż na dzień dzisiejszy przeszkodą w szerokim ich upowszechnieniu są duże koszty analiz. Nieustannym ulepszeniom ulega również aparatura służąca do monitoringu powietrza, choć tą podstawową nadal jest pułapka wolumetryczna oparta na prototypie Hirsta. W badaniach nad alergenami wyraźnie widocznym trendem jest stosowanie aparatury umożliwiającej zasysanie coraz większych objętości powietrza oraz podział cząsteczek na frakcje różnych rozmiarów. Analizy aerobiologiczne zaczynają także odpowiadać na indywidualne potrzeby osób uczulonych na alergeny oraz narażonych na bezpośrednie działanie innych szkodliwych dla zdrowia cząstek organicznych. Wydaje się, że oprócz stacji aerobiologicznych dla dużych obszarów miejskich (jak do tej pory), ważną rolę bę- 22 Katarzyna Borycka dzie odgrywał monitoring jakości powietrza w budynkach połączony z badaniem osobistej ekspozycji na alergeny. Spis literatury Albertini R., Ugolotti M., Buters J. T. M., Weber B., Thibaudon M., Smith M., Galán C., Berger U., Brandao R., Antunes C., Grewling Ł., Rantio­‑Lehtimäki A., Sofiev M., Jäger S., Sauliene I., Cecchi L., 2013. The European project HIALINE (Health Impacts of Airborne Allergen Information Network): results of pollen and allergen of Betula monitoring in Parma (2009). Review of Allergy and Clinical Immunology, 23(1): 14–20. Alvarez A. J., Buttner M. P., Stetzenbach L. D., 1995. PCR for bioaerosol monitoring: sensitivity and environmental interference. Applied and Environmental Microbiology, 61(10): 3639–3644. Andersen, A. A., 1958. New sampler for the collection, sizing, and enumeration of viable airborne particles. Journal of Bacteriology, 76(5): 471. Antosiewicz A., Senkara E., Cieśla J., 2015. Quartz crystal microbalance with dissipation and microscale thermophoresis as tools for investigation of protein complex formation between thymidylate synthesis cycle enzymes. Biosensors and Bioelectronics, 64: 36–42. Bełcik M., Trusz­‑Zdybek A., Galas E., Piekarska K., 2014. Mutagenicity of organic pollutants adsorbed on suspended particulate matter in the center of Wrocław (Poland). Atmospheric Environment, 95: 620–628. Boucher A., Hidalgo P. J., Thonnat M., Belmonte J., Galán C., Bonton P., Tomczak R., 2002. Development of a semi­‑automatic system for pollen recognition. Aerobiologia, 18(3–4): 195–201. Buters J. T. M., Thibaudon M., Smith M., Kennedy R., Rantio­‑Lehtimäki A., Albertini R., Reese G., Weber B., Galán C., Brandao R., Antunes C. M., Jäger S., Berger U., Celenk S., Grewling Ł., Jackowiak B., Sauliene I., Weichenmeier I., Pusch G., Sarioglu H., Ueffing M., Behrendt H., Prank M., Sofiev M., Cecchi L., 2012. Release of Bet v 1 from birch pollen from 5 European countries. Results from the HIALINE study. Atmospheric Environment, 55: 496–505. Buters J. T. M., Weichenmeier I., Ochs S., Pusch G., Kreyling W., Boere A. J. F., Schober W., Behrendt H., 2010. The allergen Bet v 1 in fractions of ambient air deviates from birch pollen counts. Allergy, 65(7): 850–858. Calderon C., Ward E., Freeman J., McCartney A., 2002. Detection of airborne fungal spores sampled by rotating­‑arm and Hirst­‑type spore traps using polymerase chain reaction assays. Journal of Aerosol Science, 33(2): 283–296. Carvalho E., Sindt C., Verdier A., Galán C., O’Donoghue L., Parks S., Thibaudon M., 2008. Performance of the Coriolis air sampler, a high­‑volume aerosol­‑collection system for quantification of airborne spores and pollen grains. Aerobiologia, 24(4): 191–201. Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 23 De Linares C., Nieto‐Lugilde D., Alba F., Díaz de la Guardia C., Galán C., Trigo M. M., 2007. Detection of airborne allergen (Ole e 1) in relation to Olea europaea pollen in S Spain. Clinical & Experimental Allergy, 37(1): 125–132. Demeke T., Jenkins G. R., 2010. Influence of DNA extraction methods, PCR inhibitors and quantification methods on real­‑time PCR assay of biotechnology­‑derived traits. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 396(6): 1977–1990. Di Filippo P., Pomata D., Riccardi C., Buiarelli F., Gallo V., Quaranta A., 2014. Free and combined amino acids in size­‑segregated atmospheric aerosol samples. Atmospheric Environment, 98: 179–189. Duque L., Guimarães F., Ribeiro H., Sousa R., Abreu I., 2013. Elemental characterization of the airborne pollen surface using Electron Probe Microanalysis (EPMA). Atmospheric Environment, 75: 296–302. Ekebom A., Vesterberg O., Hjelmroos M., 1996. Detection and quantification of airborne birch pollen allergens on PVDF membranes by immunoblotting and chemiluminescence. Grana, 35(2): 113–118. Emberlin J., 2003. Aerobiology, aerodynamics and pollen sampling. Postępy Dermatologii i Alergologii, 20(4): 196–199. Fahlbusch B., Hornung D., Heinrich J., Dahse H. M., Jäger L., 2000. Quantification of group 5 grass pollen allergens in house dust. Clinical & Experimental Allergy, 30(11): 1646–1652. Fernández‐González D., González‐Parrado Z., Vega‐Maray A. M., Valencia‐Barrera R. M., Camazón‐Izquierdo B., De Nuntiis P., Mandrioli P., 2010. Platanus pollen allergen, Pla a 1: quantification in the atmosphere and influence on a sensitizing population. Clinical & Experimental Allergy, 40(11): 1701–1708. Fernández­‑González D., Rajo F. J. R., Parrado Z. G., Barrera R. M. V., Jato V., Grau S. M., 2011. Differences in atmospheric emissions of Poaceae pollen and Lol p 1 allergen. Aerobiologia, 27(4): 301–309. Frenguelli G., 1998. The contribution of aerobiology to agriculture. Aerobiologia, 14(2–3): 95–100. Galán C., Antunes C., Brandao R., Torres C., Garcia‐Mozo H., Caeiro E., Ferro R., Prank M., Sofiev M., Albertini R., Berger U., Cecchi L., Celenk S., Grewling Ł., Jackowiak B., Jäger S., Kennedy R., Rantio­‑Lehtimäki A., Reese G., Sauliene I., Smith M., Thibaudon M., Weber B., Weichenmeier I., Pusch G., Buters J. T. M., 2013. Airborne olive pollen counts are not representative of exposure to the major olive allergen Ole e 1. Allergy, 68(6): 809–812. Ghiani A., Aina R., Asero R., Bellotto E., Citterio S., 2012. Ragweed pollen collected along high‐traffic roads shows a higher allergenicity than pollen sampled in vegetated areas. Allergy, 67(7): 887–894. Gómez­‑Domenech M., García­‑Mozo H., Alcázar P., Brandao R., Caeiro E., Munhoz V., Galán C., 2010. Evaluation of the efficiency of the Coriolis air sampler for pollen detection in South Europe. Aerobiologia, 26(2): 149–155. 24 Katarzyna Borycka Gottardini E., Rossi S., Cristofolini F., Benedetti L., 2007. Use of Fourier transform infrared (FT­‑IR) spectroscopy as a tool for pollen identification. Aerobiologia, 23(3): 211–219. Green B. J., Yli­‑Panula E., Tovey E. R., 2006. Halogen immunoassay, a new method for the detection of sensitization to fungal allergens; comparisons with conventional techniques. Allergology International, 55(2): 131–139. Grote M., Valenta R., Reichelt R., 2003. Abortive pollen germination: a mechanism of allergen release in birch, alder, and hazel revealed by immunogold electron microscopy. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 111(5): 1017–1023. Guedes A., Ribeiro H., Fernández­‑González M., Aira M. J., Abreu I., 2014. Pollen Raman spectra database: Application to the identification of airborne pollen. Talanta, 119: 473– 478. Hirst J. M., 1952. An automatic volumetric spore trap. Annals of Applied Biology, 39(2): 257–265. Holt K., Allen G., Hodgson R., Marsland S., Flenley J., 2011. Progress towards an automated trainable pollen location and classifier system for use in the palynology laboratory. Review of Palaeobotany and Palynology, 167(3–4): 175–183. Huang H., Ran P., Liu Z., 2008. Signal enhancement of surface plasmon resonance­‑based immunoassays for the allergen detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 131(2): 417–423. Isolauri E., Huurre A., Salminen S., Impivaara O., 2004. The allergy epidemic extends beyond the past few decades. Clinical & Experimental Allergy, 34(7): 1007–1010. Ivleva N. P., Niessner R., Panne U., 2005. Characterization and discrimination of pollen by Raman microscopy. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 381(1): 261–267. Kaczmarek J., Jędryczka M., Fitt B. D. L., Lucas J. A., Latunde­‑Dada A. O., 2009. Molekularna detekcja inokulum pierwotnego chorobotwórczych grzybów Leptosphaeria maculans i L. biglobosa w próbach powietrza z regionu Dolnego Śląska. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, 30(1): 9–20. Lippmann M., Frampton M., Schwartz J., Dockery D., Schlesinger R., Koutrakis P., Froines J., Nel A., Finkelstein J., Godleski J., Kaufman J., Koenig J., Larson T., Luchtel D., Liu L. J., Oberdorster G., Peters A., Sarnat J., Sioutas C., Suh H., Sullivan J., Utell M., Wichmann E., Zelikoff J., 2003. The U.S. Environmental Protection Agency Particulate Matter Health Effects Research Centers Program: a midcourse report of status, progress, and plans. Environmental Health Perspectives, 111(8): 1074–1092. Longhi S., Cristofori A., Gatto P., Cristofolini F., Grando M. S., Gottardini E., 2009. Biomolecular identification of allergenic pollen: a new perspective for aerobiological monitoring? Annals of Allergy Asthma & Immunology, 103(6): 508–514. Madeja J., Wypasek E., Plytycz B., Sarapata K., Harmata K., 2005. Quantification of airborne birch (Betula sp.) pollen grains and allergens in Krakow. Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 53(2): 169–174. Nowe metody i trendy w badaniach aerobiologicznych 25 Morris D. R. P., Fatisson J., Olsson A. L. J., Tufenkji N., Ferro A. R., 2014. Real­‑time monitoring of airborne cat allergen using a QCM­‑based immunosensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 190: 851–857. Motta A. C., Marliere M., Peltre G., Sterenberg P. A., Lacroix G., 2006. Traffic­‑related air pollutants induce the release of allergen­‑containing cytoplasmic granules from grass pollen. International Archives of Allergy and Immunology, 139(4): 294–298. Ogihara K., Savory N., Abe K., Yoshida W., Asahi M., Kamohara S., Ikebukuro K., 2015. DNA aptamers against the Cry j 2 allergen of Japanese cedar pollen for biosensing applications. Biosensors and Bioelectronics, 63: 159–165. Parducci L., Suyama Y., 2011. Single­‑pollen genotyping of Holocene lake sediments. [W:] Single­‑Pollen Genotyping, Isagi Y., Suyama Y. (Red.). Japonia: Springer: 101–109. Poitras C., Tufenkji N., 2009. A QCM­‑D­‑based biosensor for E. coli O157: H7 highlighting the relevance of the dissipation slope as a transduction signal. Biosensors and Bioelectronics, 24(7): 2137–2142. Razmovski V., O’Meara T. J., Taylor D. J., Tovey E. R., 2000. A new method for simultaneous immunodetection and morphologic identification of individual sources of pollen allergens. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 105(4): 725–731. Schulte F., Mäder J., Kroh L. W., Panne U., Kneipp J., 2009. Characterization of pollen carotenoids with in situ and high­‑performance thin­‑layer chromatography supported resonant Raman spectroscopy. Analytical Chemistry, 81(20): 8426–8433. Sengupta A., Laucks M. L., Dildine N., Drapala E., Davis E. J., 2005. Bioaerosol characterization by surface­‑enhanced Raman spectroscopy (SERS). Journal of Aerosol Science, 36(5–6): 651–664. St. Pierre B., Neustock P., Schramm U., Wilhelm D., Kirchner H., Bein G., 1994. Seasonal breakdown of polymerase chain reaction. The Lancet, 343(8898): 673. Suphioglu C., Singh M. B., Taylor P., Knox R. B., Bellomo R., Holmes P., Puy R., 1992. Mechanism of grass­‑pollen­‑induced asthma. The Lancet, 339(8793): 569–572. Suyama Y., 2011. Procedure for single­‑pollen genotyping. [W:] Single­‑Pollen Genotyping, Isagi Y., Suyama Y. (Red.). Japonia: Springer: 7–15. Takahashi Y., Ohashi T., Nagoya T., Sakaguchi M., Yasueda H., Nitta H., 2001. Possibility of real­‑time measurement of an airborne Cryptomeria japonica pollen allergen based on the principle of surface plasmon resonance. Aerobiologia, 17(4): 313–318. Tarran J., Torpy F., Burchett M., 2007. Use of living pot­‑plants to cleanse indoor air – research review. [W:] Proceedings of Sixth International Conference on Indoor Air Quality, Ventilation & Energy Conservation in Buildings – Sustainable Built Environment: 249–256. Tovey E. R., Taylor D. J. M., Graham A. H., O’Meara T. J., Lovborg U., Jones A., Sporik R., 2000. New immunodiagnostic system. Aerobiologia, 16(1): 113–118. Taylor P. E., Flagan R. C., Valenta R., Glovsky M. M., 2002. Release of allergens as respirable aerosols: a link between grass pollen and asthma. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 109(1): 51–56. 26 Katarzyna Borycka Usachev E. V., Tam A. M., Usacheva O. V., Agranovski I. E., 2014. The sensitivity of surface plasmon resonance based viral aerosol detection. Journal of Aerosol Science, 76: 39–47. Viegas C., Malta­‑Vacas J., Sabino R., Viegas S., Veríssimo C., 2014. Accessing indoor fungal contamination using conventional and molecular methods in Portuguese poultries. Environmental Monitoring and Assessment, 186(3): 1951–1959. Virtanen A., Joutsensaari J., Koop T., Kannosto J., Yli­‑Pirilä P., Leskinen J., Mäkelä J. M., Holopainen J. K., Pöschl U., Kulmala M., Worsnop D. R., Laaksonen A., 2010. An amorphous solid state of biogenic secondary organic aerosol particles. Nature, 467(7317): 824–827. Weryszko­‑Chmielewska E., 2003. Pollen development, biology and function. Postępy Dermatologii i Alergologii, 20(4): 212–217. Weryszko­‑Chmielewska E., 2007. Zakres badań i znaczenie aerobiologii. [W:] Aerobiologia, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie: 6–10. Williams R. H., Ward E., McCartney H. A., 2001. Methods for integrated air sampling and DNA analysis for detection of airborne fungal spores. Applied and Environmental Microbiology, 67(6): 2453–2459. http://www.burkard.co.uk/perssamp.htm http://www.mbv.ch/mas­‑100­‑nt_23­‑en.html http://www.dekati.com/products/Fine%20Particle%20Measurement/ELPI%2B™ http://www.aeromedi.org/index.php?option=com_content&view=article&id=88&Item id=9 New methods and trends in aerobiological study Abstract The most common aerobiological sampler is volumetric Hirst spore trap and the basic sporomorphs’ identification method is morphological analysis. Furthermore, the brand new techniques for airborne pollen grains, fungal spores, bacteria and viruses monitoring include semiautomatic and automatic recognition­‑counting systems with digital image analysis, spectroscopy and molecular detection (PCR). In order to study allergens concentrations in the air, ELISA test and halogen immunoassay (HIA) is commonly used. Molecular detection adapting aptamers makes possible to do immunological assays with no expensive antibodies production. Surface plasmon resonance (SPR) and quartz crystal microbalance (QCM) are brand new techniques using biosensors for examination allergens concentrations without time­‑consuming enzymatic immunoassay. Volumetric traps in which air is pulled into vials as well as high and low volume cascade impactors are more commonly adapted. Apart from outdoor air monitoring in the large cities, aerobiological assays commence correspond with people suffer allergy individual needs. They also focus on air quality indoor with portable devices’ application. Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Krakowie w latach 2001–2013 [1] Myszkowska Dorota, [1] Ziemianin Monika, [2] Piotrowicz Katarzyna, [3] Stępalska Danuta, [3] Szczepanek Kazimierz, [1] Czarnobilska Ewa [1] Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Zakład Alergologii Klinicznej i Środowiskowej, [2] Uniwersytet Jagielloński, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Zakład Klimatologii, [3] Uniwersytet Jagielloński, Instytut Botaniki Streszczenie Monitoring pyłkowy w Krakowie jest prowadzony metodą wolumetryczną od 1991 r. Ciągłe pomiary koncentracji pyłku obejmują ponad 40 taksonów roślin i zarodniki grzybów Alternaria i Cladosporium. Wyniki monitoringu stężenia pyłku roślin alergennych mają zastosowanie w praktyce alergologicznej. Celem badania była analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin alergennych w Krakowie w okresie 2001–2013. Analiza jest oparta na danych zebranych w Krakowie w okresie 2001–2013, przy zastosowaniu aparatów wolumetrycznych. Ziarna pyłku zliczano metodą 4 pasów horyzontalnych, a stężenie dobowe przeliczano na 1 m3 powietrza. Do analizy wybrano sześć taksonów: Alnus (olsza), Corylus (leszczyna), Betula (brzoza), Poaceae (trawy), Artemisia (bylica) i Ambrosia (ambrozja). Analizę sezonów pyłkowych przeprowadzono w oparciu o cechy sezonów: początek, koniec, czas trwania sezonu, sumy roczne pyłku oraz stężenia maksymalne w okresie 2001–2013 wyliczone metodą 98%. Zastosowano statystykę opisową i metodę regresji prostej dla oceny trendu zmienności koncentracji pyłku w sezonie. Wartość stężenia maksymalnego pyłku w sezonie, suma roczna pyłku oraz początek sezonu to cechy sezonu o największej zmienności w badanym okresie. Sezony pyłkowe Alnus i Corylus trwają prawie równocześnie, a początek sezonu tych drzew wpływa na jego długość i występowanie okresu wysokich stężeń. Największe zróżnicowanie dynamiki sezonowej stwierdzono dla sezonów pyłkowych olszy i leszczyny, do najbardziej stabilnych należały sezony pyłkowe traw. Na stężenie pyłku traw miały wpływ: temperatura dobowa, liczba dni słonecznych oraz opady w okresie lata (VI–VIII). Jedynie w przypadku sumy rocznej i stężenia maksymalnego pyłku Corylus pojawił się istotny trend wzrostowy. 28 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Najwyższe stężenia pyłku Artemisia notowane w I dekadzie sierpnia są w wybranych sezonach zbieżne z pojawianiem się pyłku Ambrosia, np. w 2008 r. Długoletni monitoring w Krakowie umożliwił prześledzenie dynamiki sezonów pyłkowych sześciu wybranych taksonów i wykazanie, że sezony pyłkowe Alnus i Corylus należą do najmniej stabilnych pod względem początku i końca sezonu. Sumy roczne stężenia ziaren pyłku wykazują silne wahania sezonowe, co może mieć wpływ na poziom objawów alergicznych u uczulonych pacjentów i obiektywną ocenę skuteczności leczenia, w tym szczególnie immunoterapii swoistej. Wstęp Zainteresowanie badaniami koncentracji pyłku roślin i zarodników grzybów w powietrzu w Krakowie sięga okresu przedwojennego, gdy już w 1939 r. lekarz Mieczysław Obtułowicz, nestor polskiej alergologii, w publikacji „O nieżycie pyłkowym” zaprezentował pierwsze kalendarze fenologiczne kwitnienia i pylenia roślin alergennych z okolic Krakowa (Obtułowicz 1939). W latach 1964–1967 Wanda Koperowa (Instytut Botaniki PAN) podjęła badania nad opadem pyłku roślin. Do badań powrócono w roku 1982, rozpoczynając systematyczne pomiary metodą grawimetryczną w Ogrodzie Botanicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego. Badania te prowadził prof. Kazimierz Szczepanek we współpracy z alergologiem, prof. Krystyną Obtułowicz, a od roku 1991 prowadzone są regularne pomiary metodą wolumetryczną. Dzięki prowadzeniu stałego monitoringu pyłkowego w Krakowie, obejmującego oznaczanie pyłku ponad 50 taksonów roślin i zarodników grzybów (Alterna‑ ria, Cladosporium) utworzono najdłuższą bazę pyłkową w Polsce, obejmującą zarówno dane grawimetryczne (z lat 1982–1997), jak i wolumetryczne (1991–2014). Wyniki monitoringu aeropalinologicznego pozwoliły na określenie profilu pyłkowego na terenie Krakowa, a także opracowanie modeli prognozujących początek sezonów pyłkowych wybranych roślin alergennych. Na podstawie pionierskich w skali kraju pomiarów metodą grawimetryczną został opracowany kalendarz pyłkowy obejmujący spectrum 32 taksonów (Szczepanek 1994), a analiza statystyczna wykazała wpływ większości wybranych elementów meteorologicznych na stężenie pyłku (Walanus 1994). Opublikowano także wyniki obserwacji wolumetrycznych obejmujących krótkie serie pomiarowe (2–5 lat) (Obtułowicz i Myszkowska 1996, Myszkowska 2006, Myszkowska i wsp. 2006a, Myszkowska i wsp. 2007) oraz opracowano kalendarze pyłkowe obejmujące taksony roślin alergennych (Obtułowicz i Myszkowska 1995, Piotrowicz i Myszkowska 2008). Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 29 Aspekt medyczny odgrywa bardzo ważną rolę w analizach sezonów pyłkowych z terenu Krakowa. Badania wykazały, że ponad 80% pacjentów z alergicznym nieżytem nosa jest uczulonych na pyłek Poaceae, a nasilenie objawów chorobowych występuje od maja do lipca, z dominacją w czerwcu (Myszkowska i wsp. 2002). Pomiary stężenia pyłku roślin i zarodników grzybów w powietrzu jako nośników alergenów są wykorzystywane w diagnostyce alergicznego nieżytu nosa (ANN), monitorowaniu leczenia objawowego i immunoterapii swoistej, do oceny skuteczności leczenia, a także w profilaktyce ANN (Obtułowicz i Myszkowska 1995). Wykazano także, że skuteczność stosowania leków objawowych u chorych z alergią pyłkową może być błędnie interpretowana, jeśli nie jest oceniana na tle dynamiki sezonów pyłkowych. W około 23% przypadków stwierdzono pozorną skuteczność wynikającą z obniżonego stężenia pyłku w sezonie, a w 12% przypadków fałszywą nieskuteczność leczenia związaną z wysokim stężeniem pyłku (Obtułowicz i wsp. 2000). Analiza wyników badań z lat 1991–2008 pozwoliła na opracowanie kalendarza pyłkowego dla Krakowa na podstawie badań wolumetrycznych (Myszkowska i wsp. 2011), w którym stwierdzono, że istnieje związek pomiędzy datami początku sezonu wybranych taksonów, co potwierdziło wcześniejsze doniesienia opracowane na podstawie danych grawimetrycznych (Szczepanek 1994). Korelacja pomiędzy datami maleje wykładniczo wraz ze wzrostem różnicy ich początków sezonu. Ta obserwacja jest bardzo ważna z punktu widzenia prognozowania pojawienia się pyłku kolejnych taksonów podczas sezonu. Z kolei związek pomiędzy początkiem i końcem sezonu ułatwia przewidywanie przebiegu i czasu trwania sezonu, a tym samym monitorowanie swoistej immunoterapii alergenowej (SIT). Jednak ten związek nie jest uniwersalny dla wszystkich badanych taksonów. Jest on wyraźny dla sezonów wiosennych, o dużej zmienności początku sezonu. Natomiast na podstawie 20­‑letniej serii pomiarowej (1991–2010) opracowano modele prognozujące sezony pyłkowe wybranych taksonów z uwzględnieniem elementów meteorologicznych (Myszkowska 2011, 2013), a w szczególności warunków termicznych przed sezonem pyłkowym (Myszkowska 2014a, 2014b). Celem niniejszego opracowania jest analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin, w tym Alnus, Corylus, Betula, Poaceae, Artemisia i Ambrosia w latach 2001–2013 w Krakowie. 30 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Materiał i metody Analizę przeprowadzono w oparciu o dane aeropalinologiczne w Krakowie w okresie 2001–2013. Materiał do badań pobierano za pomocą aparatów wolumetrycznych: Burkard Trap (2001–2003) i VPPS 2000 Lanzoni Trap (2004–2013) – umieszczonych na dachu budynku Collegium Śniadeckiego w centrum Krakowa (wysokość ok. 20 m n.p.g.). (205,7 m n.p.m.; 50o04’N, 19o58’E). Budynek znajduje się na terenie Ogrodu Botanicznego i jest wyższy od sąsiadujących obiektów. W centrum Krakowa występuje zwarta zabudowa z pasem zieleni wokół Starego Miasta (Planty), gdzie występują głównie kasztanowce, lipy, klony, topole oraz inne drzewa i krzewy ozdobne. Ziarna pyłku zliczano metodą 4 pasów horyzontalnych, a stężenie dobowe przeliczano na 1 m3 powietrza. Do analizy wybrano sześć taksonów: Alnus (olsza), Corylus (leszczyna), Betu‑ la (brzoza), Poaceae (trawy), Artemisia (bylica) i Ambrosia (ambrozja). Analizę sezonów pyłkowych przeprowadzono w oparciu o cechy sezonów: początek, koniec, długość sezonu, sumy roczne pyłku oraz stężenia maksymalne. Sezony pyłkowe zostały wyliczone za pomocą metody 98% z sumy rocznej pyłku. Zastosowano statystykę opisową i metodę regresji prostej dla oceny trendu zmienności koncentracji pyłku w sezonie. Zaprezentowano także kalendarz pyłkowy dla badanego okresu opracowany w programie Polpal­‑Aero oraz wykresy dynamiki w poszczególnych sezonach. Zróżnicowanie sezonów pyłkowych przedstawiono na tle warunków pogodowych, opracowanych we współpracy z Zakładem Klimatologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pomiary meteorologiczne prowadzone są w odległości ok. 300 m od budynku Collegium Śniadeckiego UJ, jak również (np. pomiar kierunku i prędkości wiatru oraz usłonecznienia) na dachu tego budynku, w pobliżu aparatu wolumetrycznego. Wyniki Analiza terminów sezonów pyłkowych badanych taksonów wskazuje na najsilniejszą zmienność takich cech sezonów, jak: wartość stężenia maksymalnego pyłku w sezonie dla wszystkich taksonów i wartość roczna stężenia pyłku oraz początek sezonu (tab. 1). W przypadku początków sezonów, najsilniejszą zmienność wykazują sezony pyłkowe Alnus i Corylus, duże zróżnicowanie dotyczy też czasu trwania tych sezonów, a szczególnie sezonów Betula. Data maksymalnego stężenia Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 31 dla Betula i roślin zielnych jest dość stabilna, a najsilniej jest zróżnicowana dla sezonów Corylus. Corylus Betula Poaceae Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Stężenie maksymalne pyłku (z/m3) Data stężenia maksymalnego Wartość SPI Alnus Początek sezonu (98%) Takson Statystyka Tabela 1. Statystyki podstawowe dla charakterystyk sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Krakowie w latach 2001–2013. xśr. 58 / 1.03 95 / 5.04 38 401 76 / 17.03 1825 Min. 16 / 16.01 78 / 19.03 15 61 34 / 3.02 555 Max. 86 / 27.03 112 / 22.04 65 1346 103 / 13.04 5012 S 23,39 10,09 15,68 389,18 17,03 1293,41 V (%) 40,39 10,65 41,51 96,98 22,37 70,89 skośność –0,81 –0,17 0,38 1,33 –1,18 1,29 xśr. 53 / 22.02 95 / 5.04 43 94 82 / 22.03 622 Min. 11 / 11.01 78 / 19.03 19 17 40 / 9.02 387 Max. 85 / 26.03 113 / 23.04 70 221 202 / 12.04 1252 S 22,89 9,63 16,87 59,48 40,58 255,99 V (%) 43,00 10,16 39,66 63,31 49,58 41,14 skośność –0,48 –0,07 0,29 0,99 2,32 1,63 xśr. 99 / 9.04 142 / 22.05 44 1009 110 / 19.04 5672 Min. 87 / 28.03 122 / 2.05 23 119 102 / 12.04 1464 Max. 109 / 19.04 222 / 10.08 136 3280 122 / 2.05 14624 S 6,05 25,86 29,90 907,04 5,49 4038,27 V (%) 6,10 18,15 67,37 89,93 5,00 71,19 skośność 0,01 2,79 2,78 1,41 0,79 0,99 xśr. 127 / 7.05 238 / 26.08 112 136 175 / 24.06 2749 Min. 119 / 29.04 220 / 8.08 100 83 149 / 29.05 1877 Max. 135 / 15.05 261 / 18.09 141 198 192 / 11.07 4114 S 5,98 10,56 11,15 41,60 13,77 601,03 V (%) 4,70 4,43 9,95 30,61 7,86 21,86 skośność –0,07 0,49 1,50 0,15 –0,72 0,58 Ambrosia Długość sezonu (dni) Stężenie maksymalne pyłku (z/m3) Data stężenia maksymalnego Wartość SPI Artemisia Koniec sezonu (98%) Takson Początek sezonu (98%) Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Statystyka 32 xśr. 199 / 18.07 255 / 11.09 57 74 218 / 5.08 725 Min. 186 / 5.07 236 / 24.08 35 35 212 / 31.07 422 Max. 209 / 28.07 290 / 17.10 90 194 224 / 12.08 1280 S 6,46 14,75 15,87 45,28 3,83 265,14 V (%) 3,24 5,79 28,06 60,81 1,76 36,57 skośność –0,62 1,03 0,83 1,85 0,28 1,42 xśr. 212 / 31.07 275 / 1.10 63 34 243 / 30.08 181 Min. 191 / 10.07 258 / 15.09 38 14 229 / 17.08 47 Max. 226 / 14.08 301 / 28.10 91 70 268 / 25.09 460 S 12,72 13,41 18,32 15,57 11,60 105,98 V (%) 5,98 4,89 29,12 46,12 4,78 58,58 skośność –0,55 0,71 0,25 0,93 0,81 1,42 Stwierdzono istotne zależności pomiędzy cechami sezonów pyłkowych (tab. 2), szczególnie w odniesieniu do olszy i leszczyny, których sezony trwają prawie równocześnie, a początek sezonu wpływa na jego długość i występowanie okresu wysokich stężeń. Istotną zależność dotycząca intensywności pylenia (SPI) stwierdzono jedynie dla olszy i brzozy. Im intensywniejszy jest sezon pyłkowy olszy, tym więcej pojawia się też pyłku brzozy. Tabela 2. Wartość współczynnika korelacji Spearmana (R) dla zależności pomiędzy różnymi charakterystykami sezonów badanych taksonów. Podane wartości są istotne przy p < 0,05. Podano najwyższe wartości uzyskane dla R. Rodzaj zależności R Zależności w obrębie taksonu Rodzaj zależności R Podobny okres występowania Aln_pocz vs Aln_kon 0,7801 Aln_pocz vs Cor_pocz 0,9018 Aln_pocz vs Aln_dług 0,8401 Aln_kon vs Cor_kon 0,8953 Aln_pocz vs Aln_data_maks 0,8840 Aln_data_maks vs Cor_ data_maks 0,9463 Cor_pocz vs Cor_kon 0,7769 Zależności pomiędzy taksonami Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... Rodzaj zależności R Zależności w obrębie taksonu Rodzaj zależności 33 R Podobny okres występowania Cor_pocz vs Cor_dług 0,9174 Bet_pocz vs Poac_pocz 0,6380 Cor_pocz vs Cor_data_maks 0,7714 Aln_SPI vs Bet_SPI 0,6374 Bet_pocz vs Bet_dług 0,6754 Artem_pocz vs Ambr_pocz 0,5742 Bet_pocz vs Bet_data_maks 0,5859 Cor_kon vs Artem_kon 0,6253 Aln – Alnus, Cor – Corylus, Bet – Betula, Poac – Poaceae, Artem – Artemisia, Ambr – Ambrosia; pocz – początek sezonu, kon – koniec sezonu, SPI – wartość Seasonal Pollen Index, dług – długość sezonu, data_maks – data stężenia maksymalnego. Kalendarz pyłkowy dla Krakowa (ryc. 1), opracowany na podstawie średnich wartości stężenia pyłku w latach 2001–2013, pokazuje, że ziarna pyłku olszy i leszczyny pojawiają się na przełomie pierwszej i drugiej dekady stycznia. Intensywność występowania pyłku Alnus jest wyższa od pyłku Corylus, mogą się pojawiać co najmniej dwa wyraźne okresy wysokich stężeń pyłku Alnus: w połowie marca i w drugiej połowie kwietnia. W końcowym okresie występowania pyłku Alnus i Corylus, pojawia się pyłek brzozy (Betula). Okres równoczesnego występowania pyłku wymienionych drzew trwa średnio od trzeciej dekady marca do połowy kwietnia. Najwyższe stężenia pyłku brzozy są osiągane w trzeciej dekadzie kwietnia, czyli w okresie, kiedy pojawiają się już w powietrzu ziarna pyłku traw. Sezon pyłkowy traw trwa ponad pięć miesięcy, osiągając szczytowe wartości stężenia na przełomie czerwca i lipca. Od połowy lipca, spośród roślin zielnych o właściwościach alergennych, obserwowany jest w powietrzu również pyłek roślin z rodziny Asteraceae: Artemisia i Ambrosia. Sezony Artemisia, o zwartym charakterze występowania, cechują się najwyższą intensywnością pylenia w pierwszej dekadzie sierpnia, natomiast okres występowania pyłku Ambrosia, o stosunkowo mało zwartym charakterze, trwa od początku sierpnia nawet do połowy października. Należy zauważyć, że sezony pyłkowe Alnus i Corylus rozwijają się stopniowo w porównaniu z końcową fazą sezonu. W przypadku sezonów Betula, sytuacja jest odwrotna, sezon zaczyna się zazwyczaj szybkim wzrostem stężenia pyłku, natomiast spadek stężenia trwa nawet do czerwca. Sezony pyłkowe traw i zielnych (Ar‑ temisia, Ambrosia) są bardziej zbliżone do rozkładów symetrycznych. Analiza dynamiki sezonowej w poszczególnych latach pokazuje bardziej lub mniej wyraźne zróżnicowanie występowania pyłku, szczególnie dla sezonów Alnus i Corylus (ryc. 2–5). Pomimo, iż sezony tych dwóch drzew zaczynają się średnio w III dekadzie lutego (tab. 1), to pyłek może się pojawiać już w połowie stycznia 34 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... (ryc. 2). Do takich wczesnych sezonów należały lata: 2002, 2007–2008. W latach 2005–2006 sezony pyłkowe Alnus i Corylus zaczęły się najpóźniej, dopiero w połowie marca, o czym świadczy też początek sezonu wyliczony metodą 98% (tab. 1). Dynamika sezonów pyłkowych Betula (ryc. 3) jest bardziej stabilna, pokrój większości sezonów jest prawoskośny, pierwsze ziarna mogą się pojawiać już pod koniec marca, a stężenia wzrastają stosunkowo szybko. Pyłek może się jeszcze pojawiać w powietrzu do końca maja, a nawet w okresie czerwiec–lipiec. Włączenie tych ziaren do wyliczonego sezonu wpływa zdecydowanie na czas trwania (ryc. 3, tab. 1), tak jak w przypadku sezonu 2002. Dynamika stężenia pyłku Poaceae wskazuje na stabilny początek sezonu, pierwsze ziarna wyjątkowo pojawiały się pod koniec kwietnia, najczęściej na początku maja, a pyłek utrzymuje się nawet do końca września (ryc. 4). W ciągu tych kilkumiesięcznych sezonów, wysokie stężenia najczęściej notowane są na przełomie czerwca i lipca, ale także w pierwszej połowie lipca (2001, 2004, 2006, 2013). Sezony charakteryzują się dużą amplitudą stężeń dobowych. W wybranych sezonach można stwierdzić istnienie więcej niż jednego okresu stężeń maksymalnych (2008–2010, 2013). Analizę dynamiki sezonów pyłkowych Poaceae przeprowadzono w oparciu o sumę stężenia pyłku traw w analizowanym wieloleciu na tle warunków meteorologicznych w okresie letnim (VI–VIII) (średnią temperaturę powietrza, sumę opadów atmosferycznych i liczbę dni pogodnych) (ryc. 6). Analiza poszczególnych sezonów Artemisia i Ambrosia potwierdza zróżnicowanie w przebiegu sezonów obu taksonów (ryc. 5). Występowanie pyłku Ambrosia ma charakter mniej zwarty. Pojawiają się okresy bardzo niskich i podwyższonych stężeń, w różnych okresach, np. w 2003 i 2011 r. w II połowie sierpnia, a w 2008 i 2012 r. w I dekadzie września. Najwyższe stężenia pyłku Artemisia notowane w I dekadzie sierpnia mogą pojawiać się równocześnie w wybranych sezonach z pyłkiem Ambrosia, np. w 2008 r. Nie zanotowano istotnych statystycznie trendów dla początku i końca sezonów pyłkowych analizowanych taksonów, czyli nie stwierdzono w badanym okresie przesuwania się terminów sezonów. Jedynie w przypadku sumy rocznej i stężenia maksymalnego pyłku Corylus pojawił się istotny trend wzrostu (ryc. 7B). Nie zanotowano także wyraźnych cyklicznych okresów wyższych i niższych stężeń (ryc. 8–9). Najwyższe stężenia osiągnięte zostały w przypadku drzew wczesnowiosennych w roku 2010, dla Betula – w 2012 r. W przypadku pyłku Poaceae zauważono fluktuację od wyższych stężeń w latach 2001–2003 do niższych wartości w latach 2005–2006, a następnie ponowny wzrost do maksymalnej wartości w 2010 r. (ryc. 8). Właśnie lato 2010 r. cechowało się wysoką temperaturą, dużą liczbą dni słonecznych, a jednocześnie najwyższą sumą opadów w badanym okresie (ryc. 6). Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 35 Stężenia pyłku Artemisia i Ambrosia osiągnęły najwyższą wartość w sezonach 2004, 2008 i 2009. Rycina 1. Kalendarz pyłkowy dla Krakowa w latach 2001–2013. Rycina 2. Kalendarz pyłkowy sezonów Alnus i Corylus w Krakowie w latach 2001–2013. 36 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Rycina 3. Kalendarz pyłkowy sezonów Betula w Krakowie w latach 2001–2013. Rycina 4. Kalendarz pyłkowy sezonów Poaceae w Krakowie w latach 2001–2013. Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... Rycina 5. Kalendarz pyłkowy sezonów Artemisia i Ambrosia w Krakowie w latach 2001–2013. 37 38 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Rycina 6. Średnia temperatura powietrza (A), suma opadów (B) i liczba dni pogodnych (C) w lecie (VI–VIII) w Krakowie w latach 2001–2013. Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... Rycina 7. Wartość SPI (Seasonal Pollen Index) oraz wartość stężenia maksymalnego pyłku wybranych taksonów drzew w Krakowie w latach 2001–2013 (A. – Alnus; B. – Corylus; C. – Betula). Jedynie dla sezonów pyłkowych Corylus uzyskano istotny trend liniowy. 39 40 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Rycina 8. Wartość SPI (Seasonal Pollen Index) oraz wartość stężenia maksymalnego pyłku Poaceae (trawy) w Krakowie w latach 2001–2013. Rycina 9. Wartość SPI (Seasonal Pollen Index) oraz wartość stężenia maksymalnego pyłku wybranych taksonów roślin zielnych w Krakowie w latach 2001–2013. Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 41 Dyskusja W stosunku do poprzedniej wieloośrodkowej analizy sezonów pyłkowych roślin w okresie 2001–2005 zauważa się pewne zależności, stosując dłuższą serię pomiarową 2001–2013 (Myszkowska 2006). Dane z kolejnych 8 lat nie wpłynęły wyraźnie na kształt dynamiki sezonowej przedstawionej w kalendarzu pyłkowym. Jedynie w przypadku sezonów olszy, drugi okres wysokich stężeń pojawił się w połowie kwietnia, a nie w III dekadzie marca. Przypuszczalnie miały na to wpływ podwyższone stężenia pyłku Alnus właśnie w okresie II połowy marca w latach 2003–2005. Terminy występowania sezonów pyłkowych Alnus i Corylus należą do najbardziej zmiennych w czasie, ze względu na niestabilne warunki pogodowe, w tym termiczne na początku roku (Frenguelli i wsp. 1991, Myszkowska i wsp. 2006b, Piotrowska i Kaszewski 2009, Myszkowska i wsp. 2010, Puc i Kasprzyk 2013). W badanym okresie do wczesnych sezonów należały lata: 2002, 2007–2008. Wpływ na to niewątpliwie miały warunki meteorologiczne – bardzo ciepłe i prawie bezśnieżne dwa pierwsze miesiące zimy: grudzień i styczeń 2006/07 i 2007/08. Stwierdzono bowiem, że gdy w Krakowie przez kilka dni średnia dobowa temperatura powietrza jest wyższa od 5°C, a przez co najmniej trzy dni temperatura maksymalna przekracza 10°C, to w powietrzu pojawia się już pyłek leszczyny (Piotrowicz i Myszkowska 2006). Warunkiem dodatkowym jest brak w tym okresie pokrywy śnieżnej. W 2002 r. natomiast początek stycznia był jeszcze mroźny i śnieżny, ale od początku trzeciej dekady tego miesiąca nastąpiło gwałtowne ocieplenie, co spowodowało rozwój wegetacji i pojawienie się pierwszych ziaren pyłku leszczyny w powietrzu. W latach 2005–2006 sezony pyłkowe Alnus i Corylus zaczęły się najpóźniej, gdyż niska temperatura i pokrywa śnieżna w tych latach występowały aż do początku marca, a występujące odwilże nie były tak intensywne, aby rozpoczęło się kwitnienie leszczyny. Dynamika większości sezonów wykazuje typ lewoskośny, z pojawianiem się pojedynczych ziaren nawet do dwóch tygodni przed intensywnym wzrostem stężenia pyłku, co szczególnie obserwowano w 2013 r. Taka sytuacja występuje wówczas, gdy po ociepleniu powraca pogoda typowa dla zimy, z niską temperaturą i/lub opadami śniegu. Natomiast w latach 2005–2006 obserwowano gwałtowny wzrost stężenia pyłku, gdy ciepła pogoda utrzymywała się stosunkowo długo, do połowy marca. Ten okres niskich stężeń poprzedzający wzrost stężenia pyłku wpływał na długość sezonu, stąd do najdłuższych należały sezony w latach: 2007 i 2008. Większość sezonów charakteryzuje się jednym okresem wysokich stężeń, z wyjątkiem lat 2004, 2011. 42 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... Stwierdzono wyraźną zależność pomiędzy wartością sumaryczną pyłku olszy i brzozy w sezonie, stąd suma pyłku olszy może być traktowana jako wskaźnik intensywności sezonu pyłkowego brzozy (im więcej pyłku olszy, tym więcej pyłku brzozy). Z klinicznego punktu widzenia ważna wydaje się obserwacja, że długość sezonu pyłkowego analizowanych drzew jest odwrotnie proporcjonalnie zależna od początku sezonu. Dla olszy, leszczyny i brzozy wykazano, że im wcześniej sezon się zaczyna, tym trwa on dłużej, ale zależność ta nie wiąże się ze wzmożoną intensywnością pylenia, jedynie z dłuższym narażeniem na kontakt z pyłkiem. Zależność tę przedstawiono już dla sezonów pyłkowych leszczyny w Krakowie w okresie 1991–2008 (Piotrowicz i Myszkowska 2006). Dobrym wskaźnikiem początku sezonu pyłkowego traw może być także początek sezonu pyłkowego brzozy. Pozostałe istotne zależności należy traktować ostrożnie, gdyż związek czasowy pomiędzy sezonami jest stosunkowo długi, jak np. zależność końca sezonu pyłkowego leszczyny i bylicy. Pyłek brzozy pozostaje w powietrzu nawet po zakończeniu właściwego sezonu, czyli w okresie czerwiec–sierpień, jako efekt tzw. redepozycji, dalekiego transportu pyłku lub rozpadu owocostanów w okresie jesiennym (Szczepanek 1994). Zjawisko transportu dalekiego pyłku Betula zostało wielokrotnie potwierdzone, m.in. przez Skjøth i wsp. (2007). Na południe od Krakowa, w obszarach górskich kwitnienie brzozy występuje później z uwagi na chłodniejszy klimat (Białobok 1979). Przypuszcza się, że w przypadku, gdy w południowo­‑wschodniej Polsce zalega układ wysokiego ciśnienia, wieje wiatr z sektora południowego lub wschodniego, wilgotność powietrza jest niewielka (30–50%), to m.in. z regionu Beskidów, gdzie kwitnienie brzozy występuje później, ziarna pyłku są transportowane również na terytorium Krakowa (Piotrowicz i Myszkowska 2008). Wśród sezonów pyłkowych brzozy w latach 2001–2013 można wyróżnić dwie grupy – sezony bardzo zwarte i mało zwarte. Pierwsze charakteryzują się tym, że trwają krótko (do około 30 dni). Są związane z dość gwałtownym wzrostem temperatury powietrza wiosną (do ponad 20°C), utrzymującą się przez kilka lub kilkanaście dni pogodą słoneczną i suchą (średnia dobowa wilgotność względna poniżej 70%). Dobowe stężenie pyłku brzozy podczas takiego zwartego sezonu jest najczęściej bardzo wysokie. Pogoda sprzyja bowiem szybkiemu przekwitaniu tych drzew. Drugi typ sezonu pyłkowego brzozy – mniej zwarty – jest związany z mniej stabilną pogodą przypadającą na okres kwitnienia tych drzew. Dni słoneczne, ciepłe i suche zazwyczaj nie utrzymują się przez kilka dni. Pogoda wówczas jest najczęściej bardzo zmienna, co wpływa na wydłużenie się okresu pyłkowego. Przykładem bardzo zwartego sezonu pyłkowego brzozy są lata: 2001, 2003, 2009, 2011 i 2013. Tego typu obserwacje zostały już przedstawione przez Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 43 Myszkowską i Piotrowicz (2009) na podstawie analizy sezonów pyłkowych brzozy w latach 1991–2008. W okresie pylenia traw istotnymi czynnikami wpływającymi na poziom stężenia pyłku w powietrzu są: warunki termiczne, zachmurzenie, usłonecznienie, opady atmosferyczne i wiatr (Dahl i wsp. 2013). Niskie stężenie pyłku traw w 2005 r. było spowodowane stosunkowo chłodnym latem, natomiast w 2006 i 2012 – ciepłym, bardzo słonecznym i suchym okresem od czerwca do sierpnia. Zdecydowanie wyższe stężenie traw w sezonie jest związane z ciepłym, pogodnym, ale równocześnie dość wilgotnym latem, czyli takim jakie wystąpiło w 2010 r. Badania przeprowadzone przez Piotrowicz i Myszkowską (2008) wskazują, że wysokie wartości stężenia ziaren pyłku ambrozji w Krakowie są związane z adwekcją mas powietrza polarnego kontynentalnego lub zwrotnikowego ze wschodu lub południa, czyli wskazują na pochodzenie ziaren tego pyłku z Ukrainy, Węgier i krajów bałkańskich. Pojawianie się w Krakowie pojedynczych dni z podwyższonym stężeniem pyłku Ambrosia wiąże się przede wszystkim z transportem pyłku ze wschodu lub południowego wschodu (Kasprzyk i wsp. 2010). Wnioski Analiza sezonów pyłkowych w Krakowie w latach 2001–2013 wykazała następujące prawidłowości: 1. Wartość stężenia maksymalnego w sezonie dla wszystkich taksonów i wartość roczna stężenia pyłku (z wyjątkiem sezonów Poaceae) oraz początek sezonu wykazują największą zmienność w badanym okresie. 2. Sezony pyłkowe Alnus i Corylus trwają prawie równocześnie, a początek sezonu tych drzew wpływa na jego długość i występowanie okresu wysokich stężeń. 3. Największe zróżnicowanie dynamiki sezonowej stwierdzono dla pyłku olszy i leszczyny, do najbardziej stabilnych należały sezony pyłkowe traw. Na stężenie pyłku traw miały wpływ: temperatura dobowa, liczba dni słonecznych oraz opady w okresie lata (VI–VIII). 4. Jedynie w przypadku sumy rocznej i stężenia maksymalnego pyłku Cory‑ lus pojawił się istotny trend wzrostowy. 5. Sezony pyłkowe Artemisia należą do najbardziej stabilnych, o zwartej dynamice, natomiast sezony pyłkowe Ambrosia należy raczej traktować jako okresy występowania pojedynczych dni z niską lub podwyższoną koncentracją pyłku. 44 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... 6. Sumy roczne stężenia ziaren pyłku wykazują silne wahania sezonowe, co może mieć wpływ na poziom objawów alergicznych u uczulonych pacjentów. Znajomość tego zjawiska pozwala lekarzom na obiektywną ocenę skuteczności leczenia, w tym szczególnie immunoterapii swoistej. Spis literatury Białobok S., 1979. Brzozy – Betula L. Nasze drzewa leśne, t. 7. Warszawa–Poznań: PAN. Dahl Å., Galán C., Hajkova L., Pauling A., Sikoparija B., Smith M., Vokou D., 2013. The onset, course and intensity of the pollen season. [W:] Allergenic pollen. A review of the production, release, distribution and health impacts, M. Sofiev, K.­‑Ch. Bergmann (Red.). Dordrecht: Springer Science, Business Media: 29–70. Frenguelli G., Spieksma F. Th. M., Bricchi E., Romano B., Mincigrucci G., Nikkels A. H., Dankaart W., Ferranti F., 1991. The influence of air temperature on the starting dates of the pollen season of Alnus and Populus. Grana, 30: 196–200. Kasprzyk I., Myszkowska D., Grewling Ł., Stach A., Šikoparija B., Skjøth C. A., Smith M., 2010. The occurrence of Ambrosia pollen in Rzeszów, Kraków and Poznań, Poland: investigation of trends and possible transport of Ambrosia pollen from Ukraine. International Journal of Biometeorology, 55(4): 633–644. Myszkowska D., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Krakowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 21–30. Myszkowska D., 2011. Prognozowanie parametrów sezonu pyłkowego traw w Krakowie. Fragmenta Floristica et Geobotanica Polonica, 18(2): 397–407. Myszkowska D., 2013. Prediction of the birch pollen season characteristics in Cracow, Poland using an 18­‑year data series. Aerobiologia, 29(1): 31–44. Myszkowska D., 2014a. Poaceae pollen in the air depending on the thermal conditions. International Journal of Biometeorology, 58: 975–986. Myszkowska D., 2014b. Predicting tree pollen season start dates using thermal conditions. Aerobiologia, 30: 307–321. Myszkowska D., Bilo B., Stępalska D., Wołek J., 2006a. Znaczenie monitoringu pyłkowego stacjonarnego i indywidualnego w diagnostyce alergii pyłkowej. Acta Agrobotanica, 59(1): 373–383. Myszkowska D., Dyga W., Piotrowicz K., 2006b. Sezony pylenia olszy i leszczyny w Krakowie w roku 2005 na tle ostatnich 8 lat. Alergologia.Immunologia, 3(1–2): 34–35. Myszkowska D., Jenner B., Cywa K., Kuropatwa M., Stępalska D., Piotrowicz K., 2007. Pollen seasons of selected tree and shrub taxa in Kraków and its neighbourhood. Acta Agrobotanica, 60(2): 71–77. Myszkowska D., Jenner B., Puc M., Stach A., Nowak M., Malkiewicz M., Chłopek K., Uruska A., Rapiejko P., Majkowska­‑Wojciechowska B., Weryszko­‑Chmielewska E., Analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 45 Piotrowska K., Kasprzyk I. 2010. Spatial variations in the dynamics of the Alnus and Corylus pollen seasons in Poland. Aerobiologia, 26: 209–221. Myszkowska D., Jenner B., Stępalska D., Czarnobilska E., 2011. The pollen season dynamics and the relationship among some season parameters (start, end, annual total, season phases) in Kraków, Poland, 1991–2008. Aerobiologia, 27(3): 229–238. Myszkowska D., Piotrowicz K., 2009. Birch (Betula L.) pollen seasons in Cracow in 1991– 2008 associated to the meteorological conditions. Acta Agrobotanica, 62(2): 67–75. Myszkowska D., Stępalska D., Obtułowicz K., Porębski G., 2002. The relationship between airborne pollen and fungal spore concentrations and seasonal pollen allergy symptoms in Cracow in 1997–1999. Aerobiologia, 18: 153–161. Obtułowicz M., 1939. O nieżycie pyłkowym. Biologia Lekarska, 3: 217–268. Obtułowicz K., Myszkowska D., 1995. Alergia pyłkowa. Wytwórnia Surowic i Szczepionek BIOMED w Krakowie. Kraków. Obtułowicz K., Myszkowska D., 1996. Aeroplankton and symptoms of pollen allergy in Cracow in 1991–1994. International Review of Allergology and Clinical Immunology, 4: 150–154. Obtułowicz K., Myszkowska D., Stępalska D., 2000. The efficacy of symptomatic treatment of pollen allergy with regard to pollen concentration – introduction of a new coefficient. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 12(3): 105–109. Piotrowicz K., Myszkowska D., 2006. Początek sezonów pyłkowych leszczyny na tle zmienności klimatu Krakowa. Alergologia. Immunologia, 3(3–4): 86–89. Piotrowicz K., Myszkowska D., 2008. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Krakowie na tle warunków meteorologicznych, [W:] Klimat i bioklimat miast, Kłysik K., Wibig J., Fortuniak K. (Red.). Łódź: Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Katedra Meteorologii i Klimatologii UŁ: 301–311. Piotrowska K., Kaszewski B. M., 2009. The influence of meteorological conditions on the start of the hazel (Corylus L.) pollen season in Lublin, 2001–2009. Acta Agrobotanica, 62(2): 59–66. Puc M., Kasprzyk I., 2013. The patterns of Corylus and Alnus pollen seasons and pollination periods in two Polish cities located in different climatic regions. Aerobiologia, 29(4): 495–511. Skjøth C. A., Sommer J., Stach A., Smith M., Brandt J., 2007. The long­‑range transport of birch (Betula) pollen from Poland and Germany causes significant pre­‑season concentrations in Denmark. Clinical and Experimental Allergy, 37(8): 1204–1212. Szczepanek K., 1994. Pollen calendar for Cracow (southern Poland), 1982–1991. Aerobiologia, 10(1): 65–70. Walanus A., 1994. Statistical analysis of correlations between pollen rain and the weather. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, Prace Geograficzne, 97: 33–46. 46 Myszkowska Dorota, Ziemianin Monika, Piotrowicz Katarzyna... The Analysis of Pollen Seasons of Selected Plant Taxa in Cracow in 2001–2013 Abstract Pollen monitoring in Kraków has been carried out since 1991 using the volumetric method; it included more than 40 plant taxa and fungal spores of Alternaria and Cladosporium. The results of pollen monitoring are used in medical practice. The aim of the study was to analyze the pollen seasons of selected allergenic plant taxa in Kraków in 2001–2013. The pollen data were collected in Kraków in 2001–2013 using two volumetric samplers. Pollen grains were counted along four horizontal lines and daily pollen concentration was calculated per 1 m3 of air. Pollen seasons of six taxa were considered: Alnus (alder), Corylus (hazel), Betula (birch), Poaceae (grasses), Artemisia (mugwort), and Am‑ brosia (ragweed). The following season characteristics: season start, end, and duration calculated using the 98% method, maximum concentration and SPI value, were analyzed in the studied period. Descriptive statistics and regression analysis were used to estimate the trends in the variability of seasonal characteristics. Maximum pollen concentration, SPI value, and season start date were found to be the most variable features in the studied period. Alnus and Corylus pollen seasons occurred at the same time. Season start dates affect season end dates and the date of maximum concentration. The most variable seasonal dynamics was indicated in case of Alnus and Corylus pollen seasons. Daily temperature, number of sunny days and precipitation in summer (VII–VIII) influence the grass pollen count. In case of the SPI value and maximum concentration for Corylus, a statistically significant increasing trend was found. The highest Artemisia concentrations, recorded in the first 10 days of August, coincided with the occurrence of Ambrosia pollen, e.g. in 2008. Long­‑term pollen monitoring in Kraków allowed us to investigate the seasonal dynamics of six selected plant taxa. It was found that Alnus and Corylus pollen seasons were the most variable seasons. The annual pollen sums showed distinct seasonal differences, which could influence seasonal allergic symptoms in sensitive patients and an objective assessment of treatment efficacy, especially in case of allergen immunotherapy. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu Sosnowca w latach 2001–2013 Katarzyna Dąbrowska­‑Zapart, Kazimiera Chłopek Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi Streszczenie W opracowaniu dokonano analizy sezonów pyłkowych olszy, leszczyny, brzozy, traw, bylicy i ambrozji w Sosnowcu w latach 2001–2013. Pomiary stężenia pyłku prowadzono metodą objętościową z zastosowaniem aparatu typu Burkard, pracującego w trybie wolumetrycznym ciągłym. W pracy zastosowano podstawowe charakterystyki statystyczne, tj. obliczono średnią arytmetyczną, minimum i maksimum dla każdego elementu sezonu, odchylenie standardowe, współczynnik zmienności i asymetrii. Największe zróżnicowanie w terminie rozpoczęcia i zakończenia sezonów pyłkowych stwierdzono dla roślin kwitnących najwcześniej, czyli leszczyny i olszy. Najmniejsze różnice w datach początku sezonów pyłkowych w latach badań wykazała brzoza i bylica, co może stanowić podstawę do prognozowania na przyszłe lata. Sezony pyłkowe brzozy i ambrozji charakteryzowały się najbardziej asymetrycznym rozkładem poszczególnych elementów. Dla brzozy wszystkie współczynniki były dodatnie, co świadczy o asymetrii prawostronnej, a u ambrozji współczynnik jest ujemny dla początku i końca sezonu, co oznacza skośność lewostronną. Najwyższe wartości stężenia dobowego i sum rocznych odnotowano dla pyłku brzozy i te elementy sezonu pyłkowego brzozy charakteryzowały się największym współczynnikiem zmienności spośród wszystkich omawianych taksonów. Długość sezonów pyłkowych była zróżnicowana. Najdłuższy średni sezon pyłkowy stwierdzono dla traw (132 dni), natomiast wśród taksonów drzew najdłuższym sezonem charakteryzowała się olsza (średnio 60 dni). Wśród wszystkich omawianych elementów sezonu pyłkowego najmniejsze było zróżnicowanie dat wystąpienia maksymalnego stężenia oraz dat końca sezonu. 48 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek Wstęp Rośliny rokrocznie produkują ogromne ilości pyłku. Pyłek przedostaje się do atmosfery, gdzie stanowi istotny składnik zawieszonego w powietrzu aeroplanktonu. Sezonowość występowania pyłku w powietrzu związana jest ze zmianą pór roku w naszym klimacie. W warunkach klimatu Polski na przełomie zimy i wiosny w aeroplanktonie występuje pyłek drzew i krzewów, w miesiącach letnich pyłek roślin zielnych. Czas zakwitania roślin, ilość wyprodukowanego pyłku oraz możliwość jego rozprzestrzeniania się w powietrzu zależy od wielu czynników wzajemnie na siebie oddziaływujących (Galán i wsp. 2000, Rodríguez­‑Rajo i wsp. 2006). Długoletnie analizy sezonów pyłkowych wykazały znaczne różnice dotyczące początku, szczytu i końca sezonu, jak również maksymalnych wartości stężenia dobowego. Największe wahania wykazują stężenia pyłku drzew zakwitających wczesną wiosną, jak: leszczyna, olsza i brzoza, których zakwitanie w dużym stopniu zależy od temperatury powietrza. Pyłek roślin wywołuje alergie sezonowe związane z kwitnieniem roślin w określonych porach roku. Zachorowania i natężenie objawów alergii pyłkowej uzależnione są nie tylko od skłonności organizmu, ale przede wszystkim od właściwości uczulających samych ziaren pyłku, które są różne dla poszczególnych gatunków roślin, oraz od wielkości stężenia pyłku w powietrzu (Negrini 1992). Lista roślin, których pyłek ma własności alergizujące, jest różna w zależności od położenia geograficznego kraju a zarazem od składu lokalnej flory. W Europie Środkowej i Północnej, jak również w Polsce pyłek traw, brzozy, olszy, leszczyny i bylicy jest najczęstszą przyczyną pyłkowicy (Rapiejko 1997, Rapiejko 2003, Wihl i wsp. 1988). Celem pracy była analiza sezonów pyłkowych leszczyny, olszy, brzozy, traw, bylicy i ambrozji w latach 2001–2013 w Sosnowcu. Materiał i metody Pomiary stężenia ziaren pyłku prowadzono od połowy stycznia do końca października metodą objętościową z zastosowaniem aparatu typu Burkard, pracującego w trybie wolumetrycznym ciągłym. Punkt pomiarowy zlokalizowany był w dzielnicy Pogoń na wysokości około 20 m nad poziomem gruntu, na terenie zabudowań Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego. Współrzędne geograficzne punktu pomiarowego wynoszą 50°17’50”N i 19°08’20”E. Preparaty mikroskopowe zmieniano w cyklu 7­‑dniowym z oceną okresów 24­‑godzinnych. Uzyskany materiał biologiczny poddano mikroskopowej analizie jakościowej i ilościowej. Analizę Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 49 mikroskopową wykonywano po wybarwieniu preparatów fuksyną zasadową na powierzchni 4 horyzontalnych pasów, przy powiększeniu 400x w mikroskopie świetlnym (Mandrioli i wsp. 1998). Czas trwania sezonów pyłkowych wyznaczono metodą 98%, przyjmując za początek i koniec sezonu dni, w których pojawiło się odpowiednio 1% i 99% rocznej sumy ziaren pyłku (Emberlin i wsp. 1993). Obliczono średnie dobowe stężenie pyłku, wyrażone liczbą ziaren pyłku w 1 m3 powietrza (z/m3) oraz sumy roczne (SPI) dla każdego taksonu. Analizie podano terminy rozpoczęcia i zakończenia sezonów pylenia roślin, czas trwania sezonów oraz okres najwyższych stężeń. W pracy zastosowano podstawowe charakterystyki statystyczne. Opis statystyczny koncentracji pyłku w poszczególnych sezonach pyłkowych polegał na obliczeniu średniej arytmetycznej, minimum i maksimum dla każdego elementu sezonu, odchylenia standardowego, współczynnika zmienności i asymetrii oraz na przeanalizowaniu zmienności i kształtu szeregów czasowych (Wołek 2006). Do powyższych analiz wykorzystano program MS Excel i program STATISTICA (wersja 6). Dane z przeprowadzonych analiz zostały przedstawione w tabeli 1. W celu charakterystyki poszczególnych zmiennych za pomocą podstawowych miar statystyki opisowej, daty dzienne poszczególnych charakterystyk sezonów pyłkowych zastąpiono liczbą dni, która upłynęła od początku roku. W celu zobrazowania miar położenia, rozproszenia oraz asymetrii dla każdego z elementów sezonu pyłkowego omawianych taksonów sporządzono wykres ramka­‑wąsy (Stanisz 2007). Wyniki Dane ilustrujące przebieg sezonów pyłkowych badanych taksonów przedstawiono w tabeli 1. wraz z podstawowymi statystykami opisowymi, które zostały dodatkowo przedstawione w postaci wykresów ramkowych (ryc. 1–6). Dla uwypuklenia różnic w sumach rocznych i dobowych stężeniach sporządzono wykresy kolumnowe dla tych elementów sezonu pyłkowego (ryc. 7, 8). 50 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych w Sosnowcu Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2001–2013 x– 18.02/49 15.05/105 60 528 18.03/77 2363 Min. 16.01.2007/16 2.03.2012 33 70 19.02.2002/50 429 Max. 21.03.2006/80 16.05.2006 99 1213 12.04.2013/102 4769 SD 21,3 19,1 19,8 423,9 13,8 1641,7 V (%) 43,5 18,1 33,1 80,3 17,9 69,5 Skośność x– –0,26 –0,72 0,60 0,48 –0,50 0,49 15.02/46 14.04/104 58 111 13.03/72 634 Min 10.01.2007/10 19.03.2002/78 28 45 12.02.2002/43 858 Max 8.03.2003/67 8.05.2003/128 82 214 30.03.2006/89 335 SD 18 13,3 16,4 47,7 12,8 147,9 V (%) 39,4 12,8 28,4 43 17,9 23,3 Skośność x– –0,61 0,02 –0,01 1,09 –0,90 –0,15 10.04/100 17.05/137 38 2696 21.04/111 11265 Min 30.03.2002/89 6.05.2010/126 18 150 16.04.2007/106 1336 Max 21.04.2013/111 12.06.2005/163 75 9967 2.05.2001/122 29052 SD 7,2 9,6 14,9 2960,4 4,4 9731,5 V (%) 7,2 7 39 109,8 4 86,4 Skośność x– 0,28 1,87 1,20 1,46 1,25 0,65 9.05/130 9.09/252 132 204 21.06/172 4278 Min 3.05.2002/123 28.09.2012/150 101 84 29.05.2004/149 2105 Max 24.05.2010/144 10.10.2010/283 154 328 8.07.2004/190 6407 SD 5,9 32,5 13,6 75,7 14,3 1217,5 V (%) 4,5 12,9 10,3 37,1 8,3 28,5 Skośność 1,0 –2,92 –0,47 0,26 –0,38 –0,24 Takson Alnus Corylus Betula Poaceae Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 51 Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2001–2013 x– 14.07/195 21.09/264 71 113 8.08/220 1106 Min 2.07.2001/183 3.09.2003/246 48 22 2.08.2002,2003, 2012/214 215 Max 24.07.2005/205 13.10.2001/289 104 321 15.08.2005, 2011/227 2495 Takson Artemisia Ambrosia SD 6,3 13 15 88,3 4,8 766,9 V (%) 3,3 4,9 21,3 78 2,2 69,3 Skośność x– –0,34 0,52 0,58 1,34 –0,14 0,96 30.07/211 2.10/275 64 65 31.08/243 280 Min 30.06.2007/181 9.09.2013/252 41 18 19.08.2013/231 54 Max 17.08.2005/229 22.10.2009/295 103 127 20.09.2001/263 474 SD 13,3 11,9 16,2 34,7 8,6 139,3 V (%) 6,3 4,3 25,3 53 3,5 49,7 Skośność –0,98 –0,37 1,23 0,23 0,99 0,01 Spośród omawianych roślin najwcześniej pojawiał się w powietrzu pyłek leszczyny, średnio 15 lutego, zaledwie kilka dni później rozpoczynała sezon pyłkowy olsza. Najwcześniej sezon pyłkowy tych taksonów rozpoczął się w roku 2007: leszczyny – 10 stycznia, olszy – 16 stycznia (tab. 1). Początek sezonu wymienionych wyżej taksonów charakteryzuje się największą zmiennością spośród roślin omawianych w niniejszym opracowaniu, o czym świadczy bardzo wysoki współczynnik zmienności (V) (tab. 1) oraz szerokość ramki na wykresie (ryc. 1), sporządzonego dla tej cechy sezonu pyłkowego. Prezentowany na rycinach 1–6 wykres ramka­‑wąsy składa się z ramki wyznaczającej pozycję dolnego i górnego kwartyla oraz wąsów reprezentujących wartość najmniejszą i największą. Małym kwadratem w środku ramki zaznaczone jest położenie mediany. Z wykresu wynika wyraźnie, że leszczyna i olsza wyróżniają się największym zróżnicowaniem wśród 50% wyników najbardziej typowych dla początku sezonu, na co wskazuje szerokość ramki względem całego rozstępu. 52 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek Rycina 1. Rozkład i zróżnicowanie początku sezonu pyłkowego w latach 2001–2013 Ryc. 2. Rozkład i zróżnicowanie końca sezonu pyłkowego w latach 2001–2013 Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 53 Sezon pyłkowy brzozy rozpoczął się w 2002 r. już 30 marca, natomiast w roku 2013 – 21 kwietnia. Różnica między najwcześniej a najpóźniej rozpoczynającym się sezonem pyłkowym brzozy wyniosła około 3 tygodni. Jednak po obliczeniu współczynnika zmienności dla tej charakterystyki okazało się, że brzoza wykazała najmniejsze zróżnicowanie w datach początku sezonu ze wszystkich omawianych taksonów drzew. Z obliczeń wynika, że początku sezonu pyłkowego brzozy należy się spodziewać około 100 dnia roku (ok. 10 kwietnia). Początek sezonu pyłkowego roślin zielnych w badanych latach wykazał dużo mniejsze różnice niż w przypadku drzew. Współczynnik zmienności wyniósł dla traw 4,5%, dla bylicy 3,3%, natomiast dla ambrozji 6,3% (tab. 1). Największą różnicę między najwcześniejszym a najpóźniejszym pojawieniem się pyłku roślin zielnych stwierdzono dla ambrozji, której sezon pyłkowy rozpoczął się wyjątkowo wcześnie, już 30 czerwca w 2007 r., w porównaniu z rokiem 2005, kiedy to pyłek tego taksonu zarejestrowano 17 sierpnia (tab. 1). Koniec sezonu pyłkowego omawianych taksonów charakteryzował się dość dużą stałością w analizowanych latach. Największe różnice w terminie końca sezonu zaznaczyły się u taksonów drzew kwitnących najwcześniej – olszy i leszczyny (tab. 1), o czym świadczy wysoki współczynnik zmienności. Dla olszy różnica między najwcześniejszym a najpóźniejszym zakończeniem wyniosła ponad 2 miesiące, dla leszczyny – ok. 1,5 miesiąca. Najmniejsze zróżnicowanie tej cechy sezonu pyłkowego wykazał pyłek traw – różnica wyniosła 15 dni. Najdłuższy sezon pyłkowy stwierdzono dla traw, średnio trwał 132 dni (tab. 1). Współczynnik zmienności dla długości sezonu pyłkowego traw okazał się najniższy spośród wszystkich omawianych taksonów, chociaż różnica między najkrótszym a najdłuższym sezonem była dosyć duża, wyniosła 51 dni. Największe zróżnicowanie wśród długości sezonów pyłkowych wystąpiło u brzozy. Jednocześnie dla tego taksonu stwierdzono najkrótszy średni sezon pyłkowy, trwający zaledwie 38 dni. W roku 2013 zarejestrowano najkrótszy sezon, który trwał zaledwie 18 dni, najdłuższy w 2005 – 75 dni. Różnica pomiędzy skrajnymi wartościami wyniosła 57 dni. Najbardziej asymetryczny okazał się rozkład zmiennych dla brzozy i ambrozji, z prawostronną asymetrią, co oznacza, że największe zróżnicowanie występuje wśród 25% jednostek o najwyższych wartościach (ryc. 3). Najbardziej zmienne wśród poszczególnych charakterystyk sezonów pyłkowych, a tym samym niemożliwe do przewidzenia, okazały się sumy roczne oraz maksymalne stężenia ziaren pyłku dla wszystkich omawianych taksonów. Największe różnice obserwowano dla olszy, brzozy i bylicy (ryc. 4, 6). Najwyższe wartości stężenia dobowego oraz sum rocznych (ryc. 7, 8) odnotowano dla brzozy. 54 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek Średnia suma roczna dla tego taksonu w latach badań wyniosła aż 11 265 ziaren, a średnie stężenie dobowe 2696 ziaren/m3 (tab. 1). Wśród wszystkich charakterystyk sezonu pyłkowego najmniejsze było zróżnicowanie dat wystąpienia maksymalnego stężenia (ryc. 4), szczególnie jest to widoczne u roślin zielnych i brzozy – niski współczynnik zmienności (tab. 1). Z wykresu dla tej cechy sezonu pyłkowego (ryc. 5) wynika, iż brzoza wykazuje najmniejsze zróżnicowanie wśród wartości najbardziej typowych (zawartych w przedziale od dolnego do górnego kwartyla), na co wskazuje bardzo niewielka szerokość ramki, natomiast najwięcej różnic wśród wartości środkowych można zaobserwować u bylicy. Największymi współczynnikami skośności charakteryzowały się elementy sezonów pyłkowych brzozy i ambrozji (tab. 1). Dla brzozy były one szczególnie wysokie, co świadczy o bardzo dużej asymetrii rozkładu zmiennych, dodatkowo charakteryzują się one wartością dodatnią, co oznacza asymetrię prawostronną. Rycina 3. Rozkład i zróżnicowanie długości sezonu pyłkowego w latach 2001–2013 Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 55 Rycina 4. Rozkład i zróżnicowanie wartości maksymalnego stężenia w latach 2001–2013 Rycina 5. Rozkład i zróżnicowanie daty maksymalnego stężenia w latach 2001–2013 56 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek Rycina 6. Rozkład i zróżnicowanie sum rocznych w latach 2001–2013 Rycina 7. Sumy roczne ziaren pyłku w latach 2001–2013 Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 57 Rycina 8. Maksymalne stężenia dobowe ziaren pyłku w latach 2001–2013 Dyskusja Przedstawione w niniejszym opracowaniu trzynastoletnie obserwacje zawartości ziaren pyłku wybranych roślin w atmosferze Sosnowca wykazują dość dużą zmienność w przebiegu sezonów pyłkowych. Ponieważ trzynastoletni zbiór danych jest wystarczająco długi, aby poddać go analizie statystycznej, tradycyjny sposób przedstawiania danych aerobiologicznych został wzbogacony o pewne elementy statystyki opisowej (Wołek i wsp. 2008). Analizując czas występowania i trwania sezonów pyłkowych w badanym trzynastoleciu, stwierdzono, że największe zróżnicowanie w terminie rozpoczęcia i zakończenia sezonów w Sosnowcu wykazują taksony roślin kwitnących najwcześniej, czyli leszczyna i olsza. W strefie klimatu umiarkowanego w Europie Północnej i Centralnej sezony pyłkowe drzew kwitnących wczesną wiosną charakteryzują się wyraźną zmiennością w kolejnych latach (Jäger i wsp. 1996). Daty rozpoczęcia sezonów pyłkowych tych taksonów różniły się w niektórych latach nawet o ponad dwa miesiące, natomiast daty zakończenia sezonu o ponad miesiąc w przypadku leszczyny i blisko dwa miesiące w przypadku olszy. Podobne zjawisko w innych regionach kraju obserwowali również Kasprzyk (2006), Weryszko­ ‑Chmielewska i Piotrowska (2006), Stach (2006) i Szczepanek (2006). Spośród badanych taksonów drzew zdecydowanie najmniejsze różnice w datach początku 58 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek sezonów pyłkowych stwierdzono u brzozy, co potwierdza najniższy współczynnik zmienności dla tej cechy sezonu pyłkowego (7,2%). U brzozy obserwowano również najmniejsze rozproszenie w datach końca sezonów. Skrajne daty końcowe różniły się o 37 dni, podczas gdy u olszy różnica ta wyniosła 74 dni, a u leszczyny 50. Daty końca sezonu pyłkowego brzozy charakteryzowały się jednak najbardziej asymetrycznym rozkładem wśród pyłku drzew, o czym świadczy bardzo wysoki współczynnik skośności (1,87) z prawostronną asymetrią, oznaczającą, że największe zróżnicowanie występuje wśród 25% jednostek o najwyższych wartościach. Koniec sezonu pyłkowego olszy również wyróżnia się dużą asymetrią, jednak jest to asymetria lewostronna o ujemnym współczynniku skośności, co w przeciwieństwie do końca sezonu pyłkowego brzozy oznacza największe zróżnicowanie wśród 25% jednostek o najniższych wartościach. Asymetria w całym rozkładzie oceniana była nie tylko przez porównanie współczynnika skośności, ale również przez ocenienie długości wąsów na wykresach ramkowych. Jeżeli górny wąs jest dłuższy od dolnego, to rozkład zmiennej charakteryzuje się asymetrią prawostronną, jeżeli natomiast dolny wąs jest większy od górnego, mamy do czynienia z asymetrią lewostronną (Stanisz 2007). Najwyższe wartości sum rocznych stwierdzono dla brzozy, ale wykazały one bardzo duże zróżnicowanie w poszczególnych latach, co potwierdza najwyższy, spośród badanych taksonów (również roślin zielnych), współczynnik zmienności oraz wykres sporządzony dla tej cechy sezonu pyłkowego. W roku 2009 stwierdzono zaledwie 1336 ziaren pyłku tego taksonu w sezonie, podczas gdy w roku 2003 suma roczna ziaren pyłku wyniosła 29 052. Tak duże wahania w wartościach sum rocznych brzozy obserwowali także inni autorzy, na przykład w Krakowie (Szczepanek 1994), Lublinie (Piotrowska 2006), czy w Poznaniu (Stach 2006). Sumy roczne ziaren pyłku leszczyny wykazały najmniejsze zróżnicowanie w latach badań. W przypadku badanych taksonów obserwowano zależność pomiędzy rocznymi sumami ziaren pyłku a wartościami maksymalnymi stężeń dobowych. Największe stężenia dobowe notowano w latach, kiedy roczne sumy ziaren pyłku były największe lub bardzo wysokie (Kasprzyk 2006). Wśród wartości maksymalnych stężenia dobowego największym zróżnicowaniem i największym współczynnikiem asymetrii odznaczał się sezon pyłkowy brzozy. Zaobserwowano również relacje pomiędzy początkiem sezonów pyłkowych drzew a długością ich sezonów. Zazwyczaj w latach, kiedy sezony zaczynały się późno, długość sezonów pyłkowych ulegała skróceniu. Taką samą zależność stwierdziły dla leszczyny Piotrowicz i Myszkowska (2006). Najdłuższe sezony pyłkowe spośród omawianych taksonów drzew charakterystyczne były dla olszy. Natomiast największe zróżnicowanie w długościach sezonów pyłkowych wykazała brzoza. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 59 Różnica między najdłuższym a najkrótszym sezonem wyniosła aż 57 dni. Średnio długość sezonu pyłkowego brzozy wynosiła 38 dni i była to najniższa wartość dla długości sezonu pyłkowego wśród badanych roślin. Według Szczepanka (1994) sezon pyłkowy brzozy można zaliczyć do sezonów średnich zawartych w przedziale 35–60 dni, podobnie jak sezon leszczyny i olszy. Długość sezonów pyłkowych roślin zielnych natomiast pozwala zaliczyć je do sezonów długich zawierających się w przedziale 60–120 dni. Najdłuższy średni sezon pyłkowy stwierdzono dla traw i wyniósł on aż 132 dni, między najdłuższym a najkrótszym sezonem zarejestrowano 54­‑dniową różnicę. Zdecydowanie najkrótszymi sezonami pyłkowymi wśród roślin zielnych charakteryzowała się ambrozja, sezon trwał średnio 64 dni. Początek sezonu pyłkowego tego taksonu rejestrowano między 30 czerwca a 17 sierpnia, średnio 30 lipca. Porównywalne obserwacje zostały poczynione również dla innych miast Polski (Chłopek i wsp. 2008). Podobieństwa dotyczą również dat występowania maksimum sezonowego dla tego taksonu w Sosnowcu i w innych miastach. Najmniejszy współczynnik zmienności dla długości sezonu pyłkowego roślin zielnych stwierdzono dla traw, jednak różnica między najkrótszym a najdłuższym sezonem była spora i wynosiła 53 dni. Początek sezonu pyłkowego traw przypadał średnio na 130 dzień roku, najwcześniej rozpoczął się w 2002 r. – 3 maja, najpóźniej w 2010 r. – 24 maja, różnica wyniosła zatem 3 tygodnie. Początek sezonu pyłkowego bylicy wykazał najmniej różnic w poszczególnych latach, o czym świadczy niska wartość współczynnika zmienności. Sezon pyłkowy tego taksonu zaczynał się średnio 195. dnia roku (14 lipca). Koniec sezonu pyłkowego rejestrowano natomiast średnio 264. dnia roku, tj. 21 września. Podobne wyniki uzyskano również w innych regionach kraju (Weryszko­‑Chmielewska i wsp. 2006). Z przedstawionych danych wynika, że cechami najmniej zmiennymi dla wszystkich taksonów są: data końca sezonu (niski współczynnik zmienności) oraz data wystąpienia maksymalnego stężenia dobowego. Pyłek brzozy wykazał najmniejsze zróżnicowanie w datach początku sezonu ze wszystkich omawianych taksonów drzew. Może to stanowić podstawę do czynienia prognoz na przyszłe lata. Wyjątkowo zmienne są natomiast wartości maksymalnego stężenia i sumy roczne. Według Wołka i Myszkowskiej (2008), cechy, które wykazują dużą zmienność, nie mogą być podstawą do prognozowania, gdyż błąd prognozy jest bardzo duży. Wyniki wnioskowania statystycznego uzyskanych w niniejszym opracowaniu są zbliżone do tych uzyskanych przez w/w autorów dla sezonów pyłkowych jesionu w Sosnowcu (Wołek i Myszkowska 2008). 60 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek Wnioski Największe różnice w terminie rozpoczęcia i zakończenia sezonów pyłkowych w Sosnowcu wykazują taksony roślin kwitnących wczesną wiosną, czyli leszczyna i olsza. Sezony pyłkowe brzozy i ambrozji charakteryzowały się najbardziej asymetrycznym rozkładem poszczególnych elementów. U brzozy wszystkie współczynniki były dodatnie, co świadczy o asymetrii prawostronnej, natomiast u ambrozji współczynnik jest ujemny dla początku i końca sezonu, co oznacza skośność lewostronną. Najmniejsze różnice w datach początku sezonów pyłkowych w latach 2001– 2013 stwierdzono u brzozy i bylicy. Stanowić to może podstawę do prognozowania na przyszłe lata. Początek sezonu pyłkowego brzozy zaczynał się średnio ok. 10 kwietnia, bylicy – ok. 14 lipca. Cechami najmniej zmiennymi dla wszystkich taksonów są: data końca sezonu oraz data wystąpienia maksymalnego stężenia dobowego. Długość sezonów pyłkowych była zróżnicowana. Najdłuższy średni sezon pyłkowy stwierdzono dla traw (132 dni), a spośród taksonów drzew dla olszy (60 dni). Pyłek brzozy wykazał duże zróżnicowanie. W omawianych latach osiągał najwyższe wartości sum rocznych i najwyższe maksymalne stężenia dobowe. Spis literatury Chłopek K., Tokarska­‑Guzik B., Balwierz Z., Dąbrowska­‑Zapart K., Kasprzyk I., Majkowska­‑Wojciechowska B., Malkiewicz M., Myszkowska D., Piotrowska K., Puc M., Stach A., Weryszko­‑Chmielewska E., 2008. Pyłek ambrozji w powietrzu Polski w latach 2001–2007. Alergologia Immunologia, 5(2): 56–58. Emberlin J., Savage M., Jones S., 1993. Annual variations in grass pollen seasons in London 1961–1990: trends and forecast models. Clinical & Experimental Allergy, 23(11): 911–918. Galán C., Alcázar P., Cariñanos P., Garcia H., Domínguez­‑Vilches E., 2000. Meteorological factors affecting daily Urticaceae pollen counts in southwest Spain. International Journal of Biometeorolgy, 43(4): 191–195. Jäger S., Nilsson S., Berggren B., Pessi A.­‑M., Helander M., Ramfjord H., 1996. Trends of some airborne tree pollen in the Nordic countries and Austria, 1980–1993. Grana, 35(3): 171–178. Kasprzyk I., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 61 E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 93–103. Kasprzyk I., Uruska A., Szczepanek K., Latałowa M., Gaweł J., Harmata K., Myszkowska D., Stach A., Stępalska D., 2004. Regional differentiation in the dynamics of the pollen seasons of Alnus, Corylus and Fraxinus in Poland (preliminary results). Aerobiologia, 20(2): 141–151. Mandrioli P., Comtois P., Domínguez­‑Vilches E., Galán C., Syzdek L. D., Issard S. A., 1998. Sampling: Principles and Techniques. [W:] Methods in Aerobiology, Mandrioli P., Comtois P., Levizzani V. (Red.), Bologna: Pitagora Editrice, 47–112. Negrini A. C., 1992. Pollens as allergens. Aerobiologia, 8(1): 9–15. Piotrowska K., 2006. Kalendarz pyłkowy dla Lublina, 1995–2000. Acta Agrobotanica, 59(1): 529–538. Piotrowicz K., Myszkowska D., 2006. Początek sezonów pyłkowych leszczyny na tle zmienności klimatu Krakowa. Alergologia Immunologia, 3(3–4): 86–89. Rapiejko P., 1997. Alergeny pyłku roślin. Alergia Astma Immunologia, 2(1): 9–18. Rapiejko P., 2003. Medycyna i palinologia. [W:] Palinologia, Dybova­‑Jachowicz S., Sadowska A. (Red.). Kraków: Instytut Botaniki im. W. Szafera, PAN: 63–68. Rodríguez­‑Rajo F. J., Fernández­‑González M. D., Vega­‑Maray A. M., Suárez F. J., Valencia­ ‑Barrera R. M., Jato V., 2006. Biometeorological characterization of the winter in the north­‑west Spain based on Alnus pollen flowering. Grana, 45: 288–296. Stach A., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Poznania, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 31–47. Stanisz A., 2007. Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach z medycyny, T. 3, Analizy wielowymiarowe. Kraków: StatSoft Polska. Szczepanek K., 1994. Pollen calendar for Cracow (southern Poland), 1982–1991. Aerobiologia, 10(1): 65–70. Szczepanek K., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Krakowa, 1993–1997 (metoda grawimetryczna). [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 13–20. Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Lublina w latach 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 105–115. Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., Chłopek K., Kasprzyk I., Malkiewicz M., Myszkowska D., Puc M., Stach A., Majkowska­‑Wojciechowska B., 2006. Analiza sezonów pyłkowych bylicy (Artemisia L.) w wybranych miastach Polski w latach 2001–2005. 62 Katarzyna Dąbrowska-Zapart, Kazimiera Chłopek [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 133–141. Weryszko­‑Chmielewska E., Puc M., Rapiejko P., 2001. Comparative analysis of pollen counts of Corylus, Alnus and Betula in Szczecin, Warsaw and Lublin (2000–2001). Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 8: 235–240. Wihl J. A., Ipsen H., Petersen B. N., Munch E. P., Janniche H., Løwenstein H., 1988. Immunotherapy with partially purified and standardized tree pollen extracts. Allergy, 43(5): 363–369. Wołek J., 2006. Wprowadzenie do statystyki dla biologów. Kraków: Wydawnictwo Naukowe Akademii Pedagogicznej. Wołek J., Myszkowska D., 2008. Strategia badań aerobiologicznych. Alergologia Immunologia, 5(1): 11–14. The dynamics of pollen seasons of selected plant taxa in the air of Sosnowiec in 2001–2013 Abstract The paper analyzes the pollen seasons of alder, hazel, birch, grass, mugwort, and ragweed in Sosnowiec over the period 2001–2013. The research was conducted by the volumetric method using a Burkard­‑type spore trap. The basic statistical characteristics have been used in this paper – arithmetic mean, minimum and maximum for each feature of the season, standard deviation, coefficient of variation, and coefficient of asymmetry. The greatest variation in the start and end dates of the pollen seasons were found for the earliest flowering plants – hazel and alder. Birch and mugwort showed the smallest differences in the start and end dates of the pollen seasons in the study years, which may provide a basis for pollen forecasting in the future years. The birch and ambrosia pollen seasons were characterized by the most asymmetric distribution of the individual elements. For birch, all the coefficients were positive, which is evidence of right­‑sided asymmetry, while for ragweed the coefficient was negative for the beginning and end of the season, which means left­‑sided asymmetry. The highest pollen count and annual totals were recorded for birch pollen and those elements of the birch pollen season were characterized by the highest coefficient of variation among the analyzed taxa. The longest average pollen season was found for grasses (132 days) and alder (60 days). The dates of maximum concentration and the season end dates showed the smallest variation in the studied years. Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) w powietrzu Wrocławia w latach 2003–2013 Małgorzata Malkiewicz Uniwersytet Wrocławski, Instytut Nauk Geologicznych, Zakład Geologii Stratygraficznej, Pracownia Paleobotaniki Streszczenie Prowadzony w latach 2003–2013 monitoring pyłkowy w atmosferze Wrocławia umożliwił szczegółową charakterystykę sezonów pyłkowych wybranych drzew (Alnus, Corylus, Betu‑ la) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae). Pomiary stężenia pyłku prowadzono metodą objętościową z zastosowaniem aparatu Burkard, od stycznia do końca września. Stężenie pyłku wyrażono liczbą ziaren w 1 m3 powietrza w ciągu doby. Sezony pyłkowe wyznaczono metodą 98% (Emberlin i wsp. 1993). Oprócz dat wyznaczających sezony i długość ich trwania uwzględniono również sumy roczne oraz dni z maksymalnym dobowym stężeniem. W celu pełniejszej charakterystyki sezonów pyłkowych wybranych drzew i roślin zielnych podano także średnią (x–), odchylenie standardowe (SD) oraz współczynnik zmienności (V %). W powietrzu Wrocławia jako pierwsze pojawiają się ziarna pyłku Corylus i Alnus. W analizowanym dziesięcioleciu zaobserwowano, że terminy początku sezonów pyłkowych leszczyny i olchy cechuje duża i przeciętna zmienność. Ponadto w przypadku Co‑ rylus, na przestrzeni 10 lat, widoczny jest wyraźny trend wcześniejszego rozpoczynania sezonu pylenia oraz wydłużania jego czasu trwania. W przypadku Alnus obserwowany jest wyraźny spadek sum rocznych i maksymalnych stężeń dobowych. Sezony pyłkowe Betula, Ambrosia, Artemisia i Poaceae pod względem terminów początku i końca oraz ich długości nie są istotnie zmienne. U Betula obserwowany jest spadkowy trend maksymalnych dobowych stężeń. Stwierdzono bardzo wysokie zróżnicowanie wartości rocznych sum i dwuletni cykl zwiększonej produkcji pyłku brzozy. 64 Małgorzata Malkiewicz Wstęp Wrocław (51°07'N, 17°02'E) położony jest u podnóża Sudetów, w centrum Niziny Śląskiej i Równiny Wrocławskiej rozciętej doliną Odry. Jest miastem o średniej wielkości (633 000 mieszkańców) i o umiarkowanym natężeniu procesów społeczno­‑ekonomicznych. Zajmuje powierzchnię 293 km2 (Kondracki 2001). W krajobrazie miasta dominuje Odra, tworząc główną oś ekologiczną przestrzennego układu miasta w kierunku wschód–zachód. Na 1 mieszkańca przypada tu ok. 25 m2 zieleni, co czyni Wrocław najbardziej zielonym miastem Polski. Znajduje się tu 10 parków z różnorodną florą gatunków drzew i krzewów, szczególnie tych introdukowanych (Hrynkiewicz 1957) oraz 12 wysp z bogatą roślinnością o wysokim stopniu naturalności. Bogata i cenna przyrodniczo roślinność występuje także na peryferiach miasta (Kuczyńska i Berdowski 1984). Ponadto Wrocław wyróżnia się bogatą roślinnością synantropijną, która badana była już od końca lat 50­‑tych (Marek 1958; Rostański 1960, 1961). Wrocław odznacza się dużą zmiennością klimatu. Ścierające się tu wpływy oceaniczne i kontynentalne wpływają na bogactwo stanów pogodowych. Ponadto położenie miasta w dolinie Odry i na przedpolu Sudetów powoduje jego uprzywilejowanie termiczne określane jako „wrocławsko­‑opolski obszar ciepła” (Dubicki i wsp. 2002). Zimy są tu łagodne i krótkie, a wiosna wczesna. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi 9,0°C. Najzimniejszym miesiącem jest styczeń, ze średnią roczną temperaturą –0,4°C, a najcieplejszym lipiec, ze średnią roczną temperaturą 18,8°C. Wrocław należy do miast o niskich opadach atmosferycznych. Występują one tylko w ciągu 167 dni w roku, a średnia roczna suma opadów wynosi 583 mm (lata 1901–2000). Obfite i intensywne opady występują najczęściej w lipcu i sierpniu (Dubicka 1994). Przeważają wiatry o kierunkach z sektorów zachodniego i południowego. Stosunkowo mało we Wrocławiu jest dni pogodnych (przeciętnie 27 dni), co czyni Wrocław miastem o dużym stopniu zachmurzenia. Dni pochmurne występują w ciągu 203 dni w roku (Kosiba 1948, Dubicki i wsp. 2002). Sezon wegetacyjny trwa 226 dni i należy do najdłuższych w Polsce. We Wrocławiu zima termiczna rozpoczyna się przeciętnie 19 XII i trwa 65 dni; przedwiośnie – 22 II (34 dni); wiosna – 28 III (65 dni); lato – 1 VI i jest najdłuższą termiczną porą roku (92 dni); jesień rozpoczyna się 1 IX (68 dni), a przedzimie – 8 XI (41 dni) (Dubicka 1996). Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 65 Materiał i metody Analizę koncentracji pyłku wybranych drzew, krzewów i roślin zielnych w atmosferze Wrocławia przeprowadzono na podstawie danych z sezonów wegetacyjnych 2003–2013. Punkt pomiarowy zlokalizowano w Śródmieściu, na dachu budynku Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego, na wysokości około 30 m od powierzchni gruntu. W okolicy przeważa dość zwarta zabudowa miejska, ze skąpą przestrzenią zieleni. Sam budynek, na którym umieszczono urządzenie pomiarowe, położony jest nad Odrą. W bezpośredniej bliskości stanowiska badawczego od południowej strony znajduje się aleja platanów. Natomiast po stronie północnej rośnie kilka kasztanowców. Najbliżej położony zwarty obszar zielony (Wyspa Słodowa i Ogród Botaniczny) usytuowany ok. 700–1000 m na wschód od punktu badawczego. Występują tam m.in.: dęby, brzozy, graby, topole, klony, jesiony, buki, lipy, wierzby, świerki, jodły i sosny, oraz liczna roślinność zielna. Pomiary stężenia pyłku prowadzono metodą objętościową z zastosowaniem aparatu Burkard, od stycznia do końca września. Taśmę w urządzeniu zmieniano raz w tygodniu o tej samej porze (godz. 9.00). Analizę mikroskopową wykonywano na powierzchni 4 horyzontalnych pasów (Stach i Kasprzyk 2005). Stężenie pyłku wyrażono liczbą ziaren w 1 m3 powietrza w ciągu doby. Sezony pyłkowe wyznaczono metodą 98% (Emberlin i wsp. 1993). Do oceny współczynnika zmienności (V) zastosowano interpretację: V < 20% – mała zmienność, 20% < V < 40% – przeciętna zmienność, 40% < V < 100% – duża zmienność. Wyniki Prowadzony w latach 2003–2013 monitoring pyłkowy w atmosferze Wrocławia umożliwił szczegółową charakterystykę sezonów pyłkowych wybranych drzew (Alnus, Corylua, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae). W tabeli 1. zamieszczono dane ilustrujące przebieg sezonów pyłkowych. Oprócz dat wyznaczających sezony i długość ich trwania, uwzględniono również sumy roczne oraz dni z maksymalnym dobowym stężeniem. W celu pełniejszej charakterystyki sezonów pyłkowych wybranych drzew i roślin zielnych podano także średnią (x–), odchylenie standardowe (SD) oraz współczynnik zmienności (V%). 66 Małgorzata Malkiewicz Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych drzew (Corylus, Alnus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) w warunkach Wrocławia, 2003–2013 Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2003–2013 x– 23.02. 5.04. 42 725 19.03. 4272 Min. 17.01.07. 11.03.08. 18 189 24.02.08. 1062 Max. 26.03.06. 24.04.13. 71 1438 11.04.13. 12072 SD 21 11 15 355 12 2866 V (%) x– 39 11 36 49 15 67 9.02. 4.04. 55 79 8.03. 483 Min. 10.01.07. 9.03.08. 33 27 18.01.07. 217 Max. 6.03.03. 23.04.13. 87 135 10.03.03 999 SD 22 11 18 32 19 228 V (%) x– 55 11 33 40 28 47 8.04. 5.05. 27 1556 18.04. 8705 Min. 2.04.12 1.05.10. 17 665 8.04.09. 3936 Max. 19.04.13 13.05.06. 36 2562 23.04.13. 16038 SD 6 4 6 570 5 4931 V (%) x– 6 3 22 37 4 57 5.08. 20.09. 47 55 5.09. 147 Takson Alnus Corylus Betula Ambrosia Artemisia Min. 19.07.10. 9.09.08. 28 4 21.08.07. 13 Max. 27.08.03. 29.09.07. 69 137 24.09.10. 399 SD 13 7 13 44 10 116 V (%) x– 6 3 28 80 4 79 16.07. 8.09. 55 122 11.08. 1204 Min. 5.07.05. 22.08.09. 34 46 6.08.04. 504 Max. 28.07.10. 25.09.06. 71 223 18.08.06. 2123 SD 6 11 13 13 4 517 V (%) 3 4 24 11 2 43 Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 67 Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2003–2013 x– 7.05. 31.08. 115 168 23.06. 2614 Min. 20.04.07. 11.08.03. 87 76 4.06.08. 2120 Max. 24.05.10. 14.09.06. 132 317 4.07.10. 3146 SD 9 10 14 65 10 423 V (%) 7 4 12 39 6 16 Takson Poaceae W powietrzu Wrocławia jako jedne z pierwszych pojawiają się ziarna pyłku Corylus. W analizowanym dziesięcioleciu średnia data początku sezonu pyłkowego tego taksonu to 9 luty. Najwcześniej początek sezonu pyłkowego stwierdzono w 2007 r., bo już 10 stycznia, a najpóźniej w 2003 r. – 6 marca. Średni koniec sezonu pyłkowego leszczyny przypadł na dzień 4 kwietnia. Najwcześniej koniec sezonu pyłkowego Corylus zarejestrowano w 2008 r., bo już 9 marca, najpóźniej w 2013 r., ponieważ dopiero 23 kwietnia. Średnia długość sezonu pyłkowego leszczyny w okresie badawczym to 55 dni. Jednak zdarzały się lata, w których sezon pyłkowy trwał tylko 33 dni i lata, w których długość sezonu pyłkowego dochodziła nawet do 87 dni. Najwyższe sezonowe maksimum wystąpiło 10 marca 2003 r. Wyniosło ono 135 z/m3 powietrza i było pięciokrotnie wyższe od najniższego (27 z/m3 powietrza), które stwierdzono w drugiej połowie stycznia 2007 r. Dla analizowanego dziesięciolecia średnia data maksymalnego stężenia to 8 marca, natomiast średnie maksymalne stężenie nie przekracza 80 z/m3 powietrza. Średnia suma roczna za okres 10 lat wynosi 483 ziarna. Najwyższą sumę roczną stwierdzono w 2003 r. (999 ziaren). Prawie pięciokrotnie niższą (217 ziaren) zarejestrowano w 2004 r. Równolegle z pyłkiem Corylus notowano w powietrzu Wrocławia pyłek Al‑ nus. W analizowanym dziesięcioleciu średnia data początku sezonu pyłkowego tego taksonu to 23 luty. Najwcześniej początek sezonu pyłkowego stwierdzono w 2007 r. – 17 stycznia, a najpóźniej w 2006 r. – 26 marca. Różnica w terminach rozpoczęcia sezonu pyłkowego w skrajnych latach badanego okresu wyniosła ponad 2 miesiące. Średni koniec sezonu pyłkowego olszy przypadł na dzień 5 kwietnia. Koniec sezonu pyłkowego Alnus najwcześniej zarejestrowano 11 marca (2008), podczas gdy w 2013 r. przypadł prawie 2,5 miesiąca później (24 kwietnia). 68 Małgorzata Malkiewicz Średnia długość sezonu pyłkowego olszy w okresie badawczym to 42 dni. Najbardziej zwarty przebieg miał sezon pyłkowy w 2006 r. (18 dni), a najdłuższy sezon pyłkowy był czterokrotnie dłuższy i trwał 71 dni. Maksymalne sezonowe stężenie pyłku olszy w analizowanym okresie w skrajnych latach wahało się od 189 z/m3 powietrza w 2008 r. do 1438 z/m3 powietrza w 2013 r. Różnica w czasie wystąpienia maksimum w skrajnych latach wyniosła 1,5 miesiąca. Najniższe sezonowe maksimum pojawiło się 24 lutego, podczas gdy najwyższe 11 kwietnia. Średnia suma roczna za okres 10 lat wynosi 4272 ziarna. Najniższą sumę roczną stwierdzono w 2007 r. (1062 ziarna). Ponad jedenastokrotnie wyższą (12 072 ziarna) zarejestrowano w 2003 r. Rycina 1. Porównanie terminów początku i czasu trwania sezonów pyłkowych Corylus we Wrocławiu w latach 2003–2013 Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 69 Rycina 2. Porównanie sum rocznych i czasu trwania sezonów pyłkowych Alnus we Wrocławiu w latach 2003–2013 W kwietniu w powietrzu Wrocławia pojawia się pyłek Betula i obecny jest nawet do połowy maja. W analizowanym dziesięcioleciu średnia data początku sezonu pyłkowego brzozy to 8 kwietnia. Atmosferyczny sezon pyłkowy Betula rozpoczynał się najwcześniej z początkiem kwietnia (2012), a najpóźniej w drugiej dekadzie kwietnia (2013). Średni koniec sezonu pyłkowego przypadł na dzień 5 maja. Najwcześniej sezon pyłkowy brzozy skończył się 1 maja (2010), a najpóźniej 13 maja (2006). Skrajne daty końcowe różniły się zaledwie o 12 dni. Średnia długość sezonu pyłkowego brzozy w okresie badawczym to 27 dni. Jednak zdarzały się lata, w których sezon pyłkowy trwał tylko 17 dni i lata, w których długość sezonu pyłkowego dochodziła nawet do 36 dni. Najwyższe sezonowe maksimum wystąpiło 23 kwietnia 2013 r. i wyniosło 2562 z/m3 powietrza, a najniższe 8 kwietnia 2009 r. było prawie czterokrotnie niższe. Najwyższą sumę roczną zarejestrowano 70 Małgorzata Malkiewicz w 2006 r. i wyniosła 16 038 ziaren, podczas gdy najniższa wystąpiła w 2009 r. i była ponad czterokrotnie niższa. Rycina 3. Porównanie maksymalnych stężeń i sum rocznych ziaren pyłku brzozy we Wrocławiu w latach 2003–2013 Od drugiej dekady lipca w powietrzu Wrocławia pojawia się pyłek Ambrosia i obecny jest nawet do końca września. W analizowanym dziesięcioleciu średnia data początku i końca sezonu pyłkowego ambrozji to odpowiednio 5 sierpnia i 20 września. Najwcześniej początek sezonu pyłkowego stwierdzono w 2010 r., bo 19 lipca, a najpóźniej w 2003 r. – 27 sierpnia. Sezon pyłkowy Ambrosia najwcześniej zakończył się 9 września 2008 r., a najpóźniej 29 września 2007 r. Długość sezonu pyłkowego była bardzo różna w badanych latach i wahała się od 28 dni do nawet 69 dni. Maksymalne dobowe stężenia były również bardzo zróżnicowane w poszczególnych latach, od 4 z/m3 powietrza w 2007 r. do 137 z/m3 powietrza w 2010 r. Średnia maksimum dobowego dla badanego dziesięciolecia to 55 z/m3 powietrza. Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 71 Różnica w terminie wystąpienia najwyższego sezonowego stężenia wyniosła prawie miesiąc, ponieważ najwcześniej maksimum zarejestrowano 21 sierpnia, a najpóźniej 24 września. Najwyższą sumę roczną (399 ziaren) odnotowano w 2005 r., była ona ponad 30 razy wyższa od zarejestrowanej w 2013 r. Rycina 4. Porównanie maksymalnych stężeń i sum rocznych ziaren pyłku ambrozji we Wrocławiu w latach 2003–2013 Z początkiem lipca w powietrzu Wrocławia pojawia się pyłek Artemisia i obecny jest do trzeciej dekady września. Różnica w rozpoczęciu sezonu pyłkowego bylicy w skrajnych latach wyniosła 23 dni. Najwcześniej rozpoczął się sezon 5 lipca 2005 r., a najpóźniej 28 lipca 2010 r. Dużo większa była różnica w zakończeniu sezonu pyłkowego. W skrajnych latach (2006, 2009) wyniosła prawie miesiąc. Średnio w analizowanym dziesięcioleciu sezon pyłkowy bylicy kończył się 8 września. Średnia długość sezonu pyłkowego Artemisia w okresie badawczym to 55 dni. Najbardziej zwarty przebieg miał sezon pyłkowy w 2009 r. (34 dni), a najdłuższy sezon pyłkowy był ponad dwukrotnie dłuższy i trwał 71 dni. Najwyższe sezonowe 72 Małgorzata Malkiewicz maksimum wystąpiło 18 sierpnia 2006 r. Wyniosło ono 223 z/m3 powietrza i było ponad 4,5 razy wyższe od najniższego (46 z/m3 powietrza), które stwierdzono w pierwszej dekadzie sierpnia 2004 r. Dla analizowanego dziesięciolecia średnia data maksymalnego stężenia to 11 sierpnia. Średnia suma roczna za okres 10 lat wynosi 1204 ziarna. Najwyższą sumę roczną odnotowano w 2004 r. – 2123 ziarna, a prawie 4,5 razy niższą w 2010 r. Rycina 5. Porównanie maksymalnych stężeń i sum rocznych ziaren pyłku bylicy we Wrocławiu w latach 2003–2013 Od drugiej dekady kwietnia w powietrzu Wrocławia występuje pyłek Poaceae i obecny może być nawet do połowy września. Różnica w rozpoczęciu sezonu pyłkowego traw w skrajnych latach wyniosła ponad miesiąc. Najwcześniej rozpoczął się sezon 20 kwietnia 2004 r., a najpóźniej 24 maja 2010 r. Podobnie duża była różnica w zakończeniu sezonu pyłkowego. W skrajnych latach (2003, 2006) wyniosła 35 dni. Sezon pyłkowy traw jest jednym z najdłuższych sezonów pyłkowych. Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 73 Średnia długość sezonu pyłkowego Poaceae w okresie badawczym to 115 dni. Najbardziej zwarty przebieg miał sezon pyłkowy w 2003 r. (87 dni), a najdłuższy sezon pyłkowy był ponad 1,5 razy dłuższy i trwał 132 dni. Najwyższe sezonowe maksimum wystąpiło 4 lipca 2010 r., osiągając wartość 317 z/m3 powietrza, a najniższe było ponad czterokrotnie niższe i zarejestrowano je 4 czerwca 2008 r. Dla analizowanego dziesięciolecia różnica w terminie wystąpienia maksymalnych dobowych stężeń wyniosła miesiąc. Średnia suma roczna to 2614 ziaren. Najwyższą sumę roczną odnotowano w 2005 r. – 3146 ziarna, a najniższą w 2011 r. – 2120 ziaren. Rycina 6. Porównanie maksymalnych stężeń i sum rocznych ziaren pyłku traw we Wrocławiu w latach 2003–2013 74 Małgorzata Malkiewicz Dyskusja Sezony pyłkowe cechuje duża zmienność w poszczególnych latach, zarówno pod względem czasu trwania, jak i stężenia pyłku (Spieksma i wsp. 2003). Na przebieg sezonów pyłkowych i intensywność pylenia w kolejnych latach mają wpływ nie tylko warunki pogodowe w okresie kwitnienia i tworzenia się pąków kwiatowych, ale także cechy genetyczne poszczególnych gatunków roślin związane z ich produktywnością. Zatem im dłuższy jest czas prowadzonych badań, tym lepsze i pełniejsze uzyskujemy dane do opisu dynamiki sezonów pyłkowych roślin. Okres dziesięciolecia jest już na tyle długi, że daje podstawę dokonania pewnych analiz statystycznych (Emberlin i wsp. 2000). Warunki pogodowe mają duży wpływ na termin pylenia roślin, szczególnie tych wczesnowiosennych (Kasprzyk 1997, Weryszko­‑Chmielewska i Rapiejko 1997), i w tej grupie roślin widoczna jest największa dynamika sezonów pyłkowych. We Wrocławiu w analizowanym dziesięcioleciu zaobserwowano, że terminy początku sezonów pyłkowych Corylus i Alnus cechuje duża i przeciętna zmienność. Współczynnik zmienności (V) dla początku sezonów pyłkowych tych taksonów wynosi odpowiednio 55 i 39%, a odchylenie standardowe (SD) powyżej 20 potwierdza zmienne daty początku sezonów pyłkowych dla obu taksonów w latach badawczych. Ponadto w przypadku Corylus na przestrzeni 10 lat widoczny jest wyraźny trend wcześniejszego rozpoczynania sezonu pylenia oraz wydłużania się jego czasu trwania (ryc. 1). W przypadku Alnus wydłużanie czasu trwania sezonów pyłkowych zarysowuje się nieznacznie. Natomiast obserwowany jest jednoznaczny spadek sum rocznych i maksymalnych stężeń dobowych. Linia trendu dla obu parametrów ma tendencję spadkową (ryc. 2). W aeroplanktonie Wrocławia w badanych latach pyłek olszy i leszczyny występował obficie głównie w marcu. W innych miastach Polski wysoką zawartość pyłku olszy obserwowano także w lutym (Puc 2003), a nawet w kwietniu (Szczepanek 1994, Puc 2003, Modrzyński i wsp. 2005, Rapiejko i wsp. 2006). W latach 2003 i 2005 podobne warunki meteorologiczne, panujące we Wrocławiu na przełomie lutego i marca, zaznaczyły się w późnym początku pylenia olszy i leszczyny oraz skróceniu ich sezonów pyłkowych. W tych latach sezony pyłkowe rozpoczęły się dopiero w marcu i trwały – u leszczyny 33 dni, a u olszy – 31 dni. W tych skróconych sezonach pyłkowych wystąpiły również największe koncentracje roczne pyłku, nawet 4­‑krotne. W analizowanym dziesięcioleciu sezony pyłkowe Betula pod względem terminów początku i końca oraz ich długości nie są istotnie zmienne. Dla wszystkich tych parametrów współczynnik zmienności i odchylenie standardowe są niewielkie (tab. 1). Pomimo iż obserwowany jest spadkowy trend maksymalnych dobowych Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 75 stężeń (ryc. 3), to termin najwyższych stężeń jest mało zmienny i średnio dla badanego okresu jest to 18 kwietnia. Natomiast w Szczecinie czy Warszawie maksimum sezonowe było rejestrowane nawet na początku maja (Weryszko­‑Chmielewska i wsp. 2001). W omawianym dziesięcioleciu bardzo wysokie było zróżnicowanie wartości rocznych sum (ryc. 3). Dla tej cechy współczynnik zmienności wynosi ponad 50%. Zarejestrowano naprzemiennie lata, w których suma roczna była bardzo wysoka lub wysoka i lata, w których suma roczna była ponad 2- lub 4­‑krotnie niższa. Taka cykliczność potwierdza dwuletni cykl zwiększonej produkcji pyłku brzozy we Wrocławiu, który obserwowany był już wcześniej przez innych autorów (Spieksma i wsp. 1995, Corden i wsp. 2000, Latałowa i wsp. 2002). Ponadto stwierdzono, że maksymalna suma roczna Betula w 2006 r. była 4,5­‑krotnie wyższa od wartości zarejestrowanej w 2009 r. Wcześniej nie obserwowano we Wrocławiu tak dużych różnic (Rapiejko i wsp. 2005). Natomiast w innych miastach Polski obserwowane było jeszcze wyższe zróżnicowanie sum rocznych (Szczepanek 1994, Stach 2006, Piotrowska 2006). W analizowanym dziesięcioleciu pyłek ambrozji występował w powietrzu Wrocławia regularnie. Sezony pyłkowe Ambrosia pod względem terminów początku i końca oraz ich długości nie są istotnie zmienne. Dla wszystkich tych parametrów współczynnik zmienności i odchylenie standardowe nie są wysokie (tab. 1). Również termin maksymalnych dobowych stężeń jest mało zmienny w badanym czasie (niskie wartości SD i V), pomimo prawie miesięcznej różnicy w skrajnych latach. Zaobserwowano natomiast znaczne zróżnicowanie sum rocznych i wartości maksymalnych stężeń. Dla obu tych cech współczynnik zmienność jest wysoki, a linia trendu wyraźnie wskazuje na spadek sum rocznych i wartości maksymalnych w badanym przedziale czasowym (ryc. 4). Od 2009 r. we Wrocławiu wartości maksymalne ambrozji nie osiągnęły wartości 80 z/m3 powietrza, a wystąpienie w 2002 r. ponad 1,5­‑krotnie wyższego dobowego stężenia wiązane było z obecnością okazów tego taksonu na terenie miasta (Malkiewicz i Wąsowicz 2003). Wydaje się, że obecnie pyłek ambrozji we Wrocławiu związany jest z dalekim transportem. Szczegółowa analiza wstecznych trajektorii przemieszczania mas powietrza wykazała, że potencjalnym źródłem pyłku Ambrosia, rejestrowanego w różnych miastach Polski, są Węgry i Słowacja (Stach i wsp. 2007, Smith i wsp. 2008). W analizowanym dziesięcioleciu sezony pyłkowe Artemisia pod względem terminów początku i końca oraz ich długości nie są istotnie zmienne. Dla wszystkich tych parametrów współczynnik zmienności i odchylenie standardowe są niewielkie (tab. 1). Zaobserwowano natomiast znaczne zróżnicowanie sum rocznych, dla którego współczynnik zmienności jest wysoki, a linia trendu wskazuje na spadkową tendencję SPI w badanym przedziale czasowym (ryc. 5). Wartości 76 Małgorzata Malkiewicz rocznych sum ziaren pyłku bylicy rejestrowane we Wrocławiu w ostatnich 5 latach były znacznie niższe od rejestrowanych w latach 2002–2005 (Malkiewicz 2006a, 2006b; Weryszko­‑Chmielewska i wsp. 2006). Natomiast wartości maksymalnych dobowych stężeń wykazują znacznie mniejszą tendencję spadkową (ryc. 5). Na dynamikę sezonu pyłkowego bylicy znaczący wpływ ma typ pogody, zdefiniowany poprzez rodzaj cyrkulacji, temperaturę powietrza dla doby oraz występowanie opadów deszczu (Malkiewicz i wsp. 2014). Z drugiej strony, wydaje się, że spadek udziału pyłku bylicy może być efektem zmian struktury zagospodarowania przestrzennego śródmieścia miasta oraz zniwelowania i zabudowy licznych miejsc niezagospodarowanych, a porośniętych roślinnością ruderalną. W analizowanym dziesięcioleciu sezony pyłkowe Poaceae pod względem terminów początku i końca oraz ich długości nie są istotnie zmienne. Dla wszystkich tych parametrów współczynnik zmienności wskazuje na małą zmienność (V < 20%), a niskie SD na niewielkie zróżnicowanie długości sezonów pyłkowych oraz terminów ich początku i końca (tab. 1). Zaobserwowano natomiast znaczne zróżnicowanie w wartościach maksymalnych stężeń, dla których współczynnik zmienności jest na granicy zmienności przeciętnej i dużej, a linia trendu wskazuje na spadkową tendencję wartości najwyższych dobowych stężeń w badanym przedziale czasowym (ryc. 6). Stwierdzono również, że wartości rocznych sum ziaren pyłku traw rejestrowane we Wrocławiu w ostatnich 5 latach były znacznie niższe od rejestrowanych w latach 2003–2008 (Malkiewicz 2006b; Rapiejko i wsp. 2008; Malkiewicz i Klaczak 2010, 2011). Wydaje się, że spadek udziału pyłku traw (podobnie jak bylicy) może być efektem zmian struktury zagospodarowania przestrzennego śródmieścia miasta oraz regularnego koszenia trawników. Wnioski 1. W przypadku Corylus i Alnus zaobserwowano tendencję wydłużania czasu trwania sezonów pyłkowych oraz szybszego ich rozpoczynania się. 2. W przypadku Alnus i Betula zarysowuje się zależność pomiędzy SPI a wartościami maksymalnymi. Największe dzienne stężenie notowano w latach, kiedy roczne sumy ziaren pyłku były największe lub bardzo wysokie. 3. Nie stwierdzono tendencji skracania sezonów pyłkowych w latach o wysokiej wartości SPI. Takie zjawisko było sygnalizowane dla niektórych drzew liściastych. 4. Zaobserwowano dwuletni cykl obfitej produkcji pyłku Betula. Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 77 5. W przypadku analizowanych roślin zielnych zaobserwowano tendencję spadkową maksymalnych dobowych stężeń i rocznych sum pyłku oraz nieznacznie zarysowujący się trend późniejszego kończenia się sezonów pyłkowych. Spis literatury Corden J., Millington W., Bailey J., Brookes M., Caulton E., Emberlin J., Mullins J., Simpson C., Wood A., 2000. UK regional variations in Betula pollen (1993–1997). Aerobiologia, 16(2): 227–232. Dubicka M., 1994. Wpływ cyrkulacji atmosfery na kształtowanie warunków klimatu (na przykładzie Wrocławia). Acta Universitatis Wratislaviensis. Studia Geograficzne, LX. Dubicka M., 1996. Termiczne pory roku we Wrocławiu, Acta Universitatis Wratislaviensis, Seria C, Meteorologia i Klimatologia, t. III: 5–31. Dubicki A., Dubicka M., Szymanowski M., 2002. Klimat Wrocławia. [W:] Środowisko Wrocławia – informator 2002, Smolnicki K., Szykasiuk M. (Red.). Wrocław: Dolnośląska Fundacja Ekorozwoju: 9–25. Emberlin J. C., Jäger S., Domínguez­‑Vilches E., Galán Soldevilla C., Hodal L., Mandrioli P., Rantio Lehtimäki A., Savage M., Spieksma F. Th., Bartlett C., 2000. Temporal and geographical variations in grass pollen seasons in areas of western Europe: an analysis of season dates at sites of the European pollen information system. Aerobiologia, 16: 373–379. Emberlin J. C., Savage M., Woodman R., 1993. Annual variations in the concentrations of Betula pollen in the London area, 1961–1990. Grana, 32: 359–363. Hrynkiewicz J., 1957. Osobliwości dendrologiczne Parku Szczytnickiego we Wrocławiu. Rocznik Sekcji Dendrologicznej Polskiego Towarzystwa Botanicznego, XII: 475–481. Kasprzyk I., 1997. Analiza porównawcza opadu pyłku w trzech punktach w środkowej Polsce. [W:] Biologia kwitnienia, nektarowania i zapylania roślin. I Ogólnopolska Konferencja Naukowa, Lublin 13–14 listopada 1997. Lublin: LTN, KB AR w Lublinie: 204–209. Kasprzyk I., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 93–103. Kondracki J., 2001. Geografia regionalna Polski. Warszawa: PWN. Kosiba A., 1948. Klimat Ziem Śląskich. Katowice: Instytut Śląski. Kuczyńska I., Berdowski W., 1984. Zbiorowiska leśne doliny Bystrzycy między Leśnicą a Wawrzeńczycami. Acta Universitatis Wratislaviensis. Prace Botaniczne, XXVII: 61–78. Latałowa M., Miętus M., Uruska A., 2002. Seasonal variations in the atmospheric Betula pollen count in Gdańsk (southern Baltic coast) in relation to meteorological parameters. Aerobiologia, 18: 33–42. 78 Małgorzata Malkiewicz Malkiewicz M., 2006a. Pyłek bylicy (Artemisia L.), pokrzywy (Urtica L.) i babki (Planta‑ go L.) w powietrzu Wrocławia w latach 2002–2004. Acta Agrobotanica, 59(1): 347–354. Malkiewicz M., 2006b. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Wrocławia w latach 2003–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­ ‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 71–79. Malkiewicz M., Klaczak K., 2010. Pollen concentrations of some plants in the air over Olszanica (Bieszczady Niskie Mountains) and Wrocław in the 2008 season. Acta Agrobotanica, 63(2): 97–103. Malkiewicz M., Klaczak K., 2011. Analysis of the grass (Poaceae L.) pollen seasons in Wrocław, 2003–2010. Acta Agrobotanica, 64(4): 59–66. Malkiewicz M., Klaczak K., Drzeniecka­‑Osiadacz A., Krynicka J., Migała K., 2014. Types of Artemisia pollen season depending on the weather conditions in Wrocław (Poland), 2002–2011. Aerobiologia, 30: 13–23. Malkiewicz M., Wąsowicz A., Ambrozja w aeroplanktonie Wrocławia. Annales Universitatis Mariae Curie­‑Skłodowska, sectio EEE, vol. XIII: 333–339. Marek S., 1958. O kilku rzadszych roślinach z terenu Wrocławia. Fragmenta Floristica et Geobotanica, 4(1–2): 121–123. Modrzyński M., Weryszko­‑Chmielewska E., Lipiec A., Malkiewicz M., Myszkowska D., Puc M., Piotrowska K., Rapiejko P., 2005. Analiza stężenia pyłku olszy w wybranych miastach Polski w 2005 r. Alergoprofil, 1(1): 48–53. Piotrowska K., 2006. Kalendarz pyłkowy dla Lublina, 1995–2000. Acta Agrobotanica, 59(1): 529–538. Puc M., 2003. Pyłek wybranych taksonów drzew w powietrzu Szczecina w latach 2000– 2002. Annales Universitatis Mariae Curie­‑Skłodowska, Sectio EEE, XIII: 323–331. Rapiejko P., Malkiewicz M., Chłopek K., Puc M., Zielnik­‑Jurkiewicz B., Winnicka I., Lipiec A., 2008. Pyłek traw w powietrzu wybranych miast Polski w 2008 roku. Alergoprofil, 4(4): 40–44. Rapiejko P., Puc M., Lipiec A., Myszkowska D., Piotrowska K., Weryszko­‑Chmielewska E., Malkiewicz M., Modrzyński M., Kalinowska E., 2005. Analiza stężenia pyłku brzozy w wybranych miastach Polski w 2005 r. Alergoprofil, 1(1): 54–58. Rapiejko P., Puc M., Weryszko­‑Chmielewska E., Malkiewicz M., Chłopek K., Lipiec A., Wojdas A., 2006. Analiza stężenia pyłku drzew w powietrzu atmosferycznym w 2005 roku. Alergia, 1(27): 26–29. Rostański K., 1960. Interesujące gatunki synantropijne z terenu miasta Wrocławia. Fragmenta Floristica et Geobotanica, 6(3): 287–301. Rostański K., 1961. Interesujące gatunki synantropijne z terenu miasta Wrocławia. Część II. Fragmenta Floristica et Geobotanica, 7(2): 291–298. Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 79 Smith M., Skjøth C. A., Myszkowska D., Uruska A., Puc M., Stach A., Balwierz Z., Chłopek K., Piotrowska K., Kasprzyk I., Brandt J., 2008. Long­‑range transport of Ambrosia pollen to Poland. Agricultural and Forest Meteorology, 148(10): 1402–1411. Spieksma F. Th. M., Corden J. M., Detandt M., Millington W. M., Nikkels H., Nolard N., Schoenmakers C. H. H., Wachter R., de Weger L. A., Willems R., Emberlin J., 2003. Quantitative trends in annual totals of five common airborne pollen types (Betula, Quercus, Poaceae, Urtica and Artemisia), at five pollen­‑monitoring stations in western Europe. Aerobiologia, 19: 171–184. Spieksma F. Th. M., Emberlin J., Hjelmroos M., Jäger S., Leuschner R. M., 1995. Atmospheric birch (Betula) pollen in Europe: trends and fluctuations in annual quantities and the starting dates of the seasons. Grana, 34: 51–61. Stach A., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Poznania, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 31–47. Stach A., Kasprzyk I., 2005. Metodyka badań zawartości pyłku roślin i zarodników grzybów w powietrzu z zastosowaniem aparatu Hirsta. Poznań: Bogucki Wydawnictwo Naukowe: 1–16. Stach A., Smith M., Skjøth C. A., Brandt J., 2007. Examining Ambrosia pollen episodes at Poznań (Poland) using back­‑trajectory analysis. International Journal of Biometeorology, 51(4): 275–286. Szczepanek K., 1994. Pollen calendar for Cracow (southern Poland), 1982–1991. Aerobiologia, 10: 65–70. Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., Chłopek K., Kasprzyk I., Malkiewicz M., Myszkowska D., Puc M., Stach A., Majkowska­‑Wojciechowska B., 2006. Analiza sezonów pyłkowych bylicy (Artemisia L.) w wybranych miastach Polski w latach 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­ ‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 133–142. Weryszko­‑Chmielewska E., Puc M., Rapiejko P., 2001. Comparative analysis of pollen counts of Corylus, Alnus and Betula in Szczecin, Warsaw and Lublin (2000–2001). Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 8(2): 235–240. Weryszko­‑Chmielewska E., Rapiejko P., 1997. Porównanie opadu pyłkowego kilku alergogennych taksonów w Lublinie w latach 1996–1997. [W:] Biologia kwitnienia, nektarowania i zapylania roślin. I Ogólnopolska Konferencja Naukowa, Lublin 13–14 listopada 1997. Lublin: LTN, KB AR w Lublinie: 232–236. 80 Małgorzata Malkiewicz The dynamics of pollen seasons of selected trees (Corylus, Alnus, Betula) and herbaceous plants (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) in the air of Wrocław in 2003–2013 Abstract The paper presents the results of the analysis of pollen concentrations of selected tree (Corylus, Alnus, Betula) and herbaceous plants (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) in the atmosphere of Wrocław based on data from the period from 2003 to 2013. Pollen concentration measurements were carried out by the volumetric method using a Burkard trap from January to the end of September. Pollen seasons were determined by the 98% method (Emberlin et al. 1993). In the air Wrocław, pollen grains of Corylus and Alnus first appear. In the analyzed decade, it was observed that the start dates of the pollen seasons of hazel and alder were characterized by a large and medium variation. Moreover, in the case of Corylus we can observe a clear trend of earlier onset of the pollen season and its longer duration over the 10-year period. In the case of Alnus a clear decrease was observed in the annual sums and maximum daily concentrations. Betula, Ambrosia, Artemisia and Poaceae pollen seasons are not significantly variable in terms of their start and end dates as well as duration. In Betula a downward trend was observed in maximum daily concentrations. The study found a very high variation in the annual totals and a two­‑year cycle of increased birch pollen production. Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw i chwastów w Łodzi w latach 2003–2013 Barbara Majkowska­‑Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Ośrodek Monitorowania Aeroalergenów, Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Klinika Immunologii, Reumatologii i Alergii, Stowarzyszenie Pomocy Chorym na Astmę i Choroby Alergiczne Streszczenie Doniesienia z wielu krajów Europy wskazują, że zmiany klimatyczne wywierają istotny wpływ na zwiększoną emisję pyłku lokalnych drzew, traw i chwastów, a także na postępującą ekspansję nowych taksonów, głównie ambrozji. Celem pracy była ocena wieloletniej dynamiki stężeń pyłku roślin o najwyższym potencjale alergennym, w tym wybranych taksonów drzew: Alnus, Corylus, Betula, oraz roślin zielnych: Poaceae, Artemisia i Ambrosia, w powietrzu atmosferycznym Łodzi w latach 2003–2013. Badania przeprowadzono w Łodzi (Polska centralna), z zastosowaniem metody wolumetrycznej. Początek i koniec sezonu obliczano metodą 98%. Udział brzozy (Betula) był najwyższy i stanowił 79%, następnie olszy (Alnus) – 19% i leszczyny (Corylus) – 2%. Wśród taksonów roślin zielnych liczebnie dominował pyłek traw (Poaceae) – 79%, następnie bylicy (Artemisia) – 18% i ambrozji (Ambrosia) – 3%. Na przestrzeni jedenastu lat stwierdzono nieistotne trendy obniżania się stężeń pyłku badanych taksonów. Zaobserwowano istotną zależność między rocznymi sumami pyłku olszy i leszczyny (p = 0,0002) oraz malejące średnie stężenia dobowe pyłku olszy (p = 0,01), bylicy (p = 0,01) i ambrozji (p = 0,01). Stwierdzono czasową rozdzielność pylenia bylicy i ambrozji, które stanowią istotne, ale niezależne źródło aeroalergenów. Analiza kierunków zmian wskazuje na nieistotne trendy malejące stężeń pyłku roślin alergennych w Łodzi. Na podstawie naszych dotychczasowych badań aerobiologicznych nie można potwierdzić wpływu ocieplenia klimatu na stężenia pyłku roślin w Polsce centralnej. 82 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Wstęp Objawy alergii pyłkowej komplikują codzienne życie milionów osób na całym świecie (Kiotseridis i wsp. 2012, Samoliński i Sybilski 2010, Nathan 2007). Obecnie wiadomo, że istnieje wiele fenotypów alergii pyłkowej, a wpływ na taki stan rzeczy ma wielowymiarowa sieć zazębiających się czynników środowiskowych, genetycznych i immunologicznych. Badania prowadzone w naszym ośrodku w zakresie Global Asthma and Allergy European Network (GA2LEN), wskazały, że dodatnie wyniki testów skórnych wobec ekstraktu pyłku u pacjentów w Łodzi (prowadzone w oparciu o znormalizowany, paneuropejski zestaw alergenów), najczęściej wskazywały na uczulenia wobec alergenów pyłku traw (38%), brzozy (28%), bylicy (26%), olszy (22,8%), leszczyny (22,2%) i ambrozji (11%) (Heinzerling i wsp. 2009). Przyczyny obserwowanego wzrostu częstości uczuleń i objawów klinicznych wobec alergenów pyłku roślin, w stosunkowo krótkim czasie, są przedmiotem dogłębnych badań i ożywionych dyskusji. Dowiedziono, że istnieje statystycznie istotna, liniowa zależność pomiędzy stężeniami pyłku w powietrzu atmosferycznym i objawami klinicznymi alergii (Caillaud i wsp. 2014), stąd przypuszczenia, iż do kluczowych czynników narastania epidemii alergii pyłkowej należy wzrost stężeń pyłku w powietrzu (związany z zależnością o charakterze ekspozycja–reakcja). Analizowany jest tu także wpływ zanieczyszczeń i jakości powietrza, a także urbanizacja, zmiany warunków życia i diety, zmiany promieniowania UV, liczne oddziaływania psychospołeczne, w tym powszechne migracje i inne (Just i wsp. 2014). Wielu autorów wskazuje na obecność polimorfizmów genetycznych sprzyjających rozwojowi alergii pyłkowej (Ferreira i wsp. 2014). Wyniki badań z zakresu epigenetyki rzucają „coraz jaśniejsze światło” na interakcje genów i środowiska w odniesieniu do chorób alergicznych, w tym alergii pyłkowej (Allan i wsp. 2012). Wskazują one, jak zmieniające się czynniki środowiskowe, w tym ekspozycja na aeroalergeny, wywołują warstwowe narastanie nowych informacji w genomie komórek, przez co w różnorodny sposób „reżyserują” ekspresję genów. Wyniki ostatnich badań pokazują, jak skomplikowane mogą być oddziaływania genetyczno­‑epigenetyczne u osób uczulonych na alergeny pyłku roślin i inne alergeny. Odkryto, że różnice objawów klinicznych wobec alergenów pyłku są wypadkowymi skomplikowanych interakcjami polimorfizmów genetycznych i środowiskowych markerów epigenetycznych (North i wsp. 2014). Na przykład stwierdzono, że po dwudniowej ekspozycji na pyłek traw, w limfocytach uczulonych pacjentów z alergicznym nieżytem nosa zaistniały procesy metylacji genów Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 83 dla ligandów kinaz tyrozynowych, zaangażowanych w dwukierunkowej sygnalizacji komórkowej, co było skorelowane z nasileniem objawów alergicznych u chorych. Dowiedziono też, że wzory zmian epigenetycznych mogą być przenoszone do komórek potomnych organizmu, a także dziedziczone przez wiele pokoleń (Greer i wsp. 2011). W badaniach na modelach zwierzęcych stwierdzono, że nowe metylacje, które zachodzą w odpowiedzi na różne stresory środowiskowe, mogą przez wiele pokoleń promować określone cechy fenotypowe, a po ustaniu tych czynników potrzebne są przynajmniej dwa pokolenia, aby genom „powrócił do stanu wyjściowego” (Bégin i Nadeau 2014). Jednak badania na bliźniętach wskazują, że czynniki genetyczne wyjaśniają głównie podatność na astmę i alergię, a rozwój objawów klinicznych w dużej mierze zależy od środowiska (Wu i wsp. 2010). Od dawna wiadomo, że alergia i astma atopowa wiążą się z brakiem równowagi pomiędzy subpopulacjami limfocytów T. Ostatnio potwierdzono, że obserwowane zmiany epigenetyczne istotnie zależą też od zawartości alergenów pyłku (Gruzieva i wsp. 2014). Między innymi zauważono, że u osób z sezonowym alergicznym nieżytem nosa podczas sezonu pylenia zachodzą zmiany metylacji DNA limfocytów T CD4+, a także wzrasta potencjał do stratyfikacji zaburzeń immunologicznych (Nestor i wsp. 2014). Stwierdzono też, że rozbieżność występowania astmy u dorosłych par bliźniąt jednojajowych była związana ze środowiskowymi modyfikacjami epigenetycznymi subpopulacji limfocytów T, w tym różnicowania limfocytów Th w kierunku linii Th2 (odpowiedzialnej za rozwój alergii), modyfikacji limfocytów Treg (odpowiedzialnych za utrzymanie obwodowej tolerancji immunologicznej i supresji wobec wpływu alergenów), a także modyfikacji efektorowych limfocytów Tef (Runyon i wsp. 2012). Kolejne, interesujące wyniki badań (Fraga i wsp. 2005), wskazały, że genom bliźniąt jednojajowych jest nie do odróżnienia jedynie w pierwszych trzech latach życia, natomiast u 50­‑letnich bliźniąt istnieją istotne różnice ekspresji genów, co dowodzi roli wpływu środowiska na genom człowieka, w tym ekspozycji na alergeny. Równoległe badania aerobiologiczne i fenologiczne, które koncentrują się na ocenie stężeń pyłku, terminów inicjacji i czasu kwitnienia roślin wiatropylnych, wskazują na trendy wzrostu ekspozycji na pyłek jako następstwo obserwowanych zmian klimatycznych. Zmiany te wiązane są z występowaniem łagodniejszych okresów zimowych i opóźnieniami w terminach pierwszych jesiennych przymrozków, a także z ogólnie wyższymi temperaturami powietrza w sezonie wegetacji roślin. Analizy z zakresu aerobiologii z krajów Europy Zachodniej i USA wskazują na wzmożone pylenie roślin, które głównie przejawia się wyższymi sumami rocznymi ziaren pyłku i dłuższymi okresami ich obecności w powietrzu atmosferycznym (D'Amato i wsp. 2007, Zhang i wsp. 2014). Dowiedziono też, że przebieg 84 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski alergii pyłkowej może mieć związek z niekorzystnym wpływem środowiska na zmiany jakościowe ziaren pyłku – głównie egzyny, co może zwiększać biodostępność alergenów. Obserwowano też zwiększenie transkrypcji białek o charakterze alergennym, zmiany wzorów biologicznie ważnych ligandów i toksyn, które pozostają w interakcjach z alergenami pyłku i wzmagają ich własności uczulające. Na przykład stwierdzono, że wzrost stężeń dwutlenku azotu i ozonu w powietrzu powoduje jakościowy i ilościowy wzrost zawartości alergenów w pyłku tymotki łąkowej (Motta i wsp. 2006, Borges i Martienssen 2013), pomimo tego, że w ziarnach pyłku roślin stwierdzano obecność bardzo złożonych mechanizmów regulujących stabilność genomu i markerów epigenetycznych pyłku roślin poddanych różnym niekorzystnym czynnikom środowiska. Zanieczyszczenia powietrza mogą także ułatwić penetrację nabłonka układu oddechowego, sprzyjając procesom zapalnym dróg oddechowych wywoływanym przez alergeny pyłku (Lu i wsp. 2014). Równoległe analizy stężeń cząstek pyłu zawieszonego PM 2,5 i pyłku roślin wskazują, że ich interakcje znajdują odzwierciedlenie w zwiększonej liczbie codziennych konsultacji medycznych związanych z objawami alergii pyłkowej w Tokio (Konishi i wsp. 2014). Aby móc obiektywnie ocenić, czy w Polsce centralnej, podobnie jak w wielu innych krajach, efekty zmian klimatycznych, a szczególnie antropogenicznego ocieplenia, znajdują odzwierciedlenie we wzrostach stężeń pyłku roślin, wydłużaniu czasu jego obecności w powietrzu atmosferycznym i wzmożonej ekspozycji chorych z alergią pyłkową, przeprowadzono analizę opartą na danych aerobiologicznych zebranych w ciągu jedenastu lat badań w centrum Łodzi. Celem pracy jest ocena wieloletniej dynamiki stężeń pyłku roślin o najwyższym potencjale alergennym, w tym wybranych taksonów drzew, traw i chwastów w Łodzi w latach 2003–2013. Materiał i metody Badane taksony pyłku roślin W niniejszym opracowaniu brano pod uwagę dane pyłku trzech taksonów drzew: olsza (Alnus), leszczyna (Corylus), brzoza (Betula) z rodziny Betulaceae, dwóch taksonów chwastów z rodziny Asteraceae: bylica (Artemisia) i ambrozja (Ambro‑ sia), oraz traw (Poaceae). Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 85 Miejsce pomiaru Badania prowadzono w centrum Łodzi w odległości około 30 km od geometrycznego środka Polski, w mezoregionie Wzniesień Łódzkich, na wschodnim krańcu mezoregionu Wysoczyzna Łaska. Z geograficznego punktu widzenia jest ona równiną morenową do wysokości 213 m n.p.m. Powierzchnia Łodzi wynosi 293,25 km2. Według danych GUS z 2013 r. Łódź jest trzecim miastem Polski pod względem liczby ludności (709 757 mieszkańców) i czwartym pod względem zajmowanej powierzchni (293 km2) (GUS 2013). W Łodzi ma początek rzeka Bzura i kilka mniejszych cieków, które w centrum miasta płyną w podziemnych kanałach. Punkt pomiarowy Od początku badań – w 2003 r. – do chwili obecnej, punkt pomiarowy znajduje się w centrum Łodzi (51°46'17,5''N, 19°28'29''E 0.3). Aparat Lanzoni (model VPPS­ ‑2000) usytuowany jest na wysokości około 15 m n.p.m., co pozwala uniknąć zarówno nadmiernego wpływu lokalnej roślinności, jak i zakłóceń o charakterze antropogenicznym (ryc. 1). Szczegółowe informacje topograficzne i botaniczne podano we wcześniejszych publikacjach z tego zakresu (Majkowska­‑Wojciechowska i wsp. 2008). Stosowana metoda objętościowa (Mandrioli i wsp. 1998) polegała na jednostajnym zasysaniu 10 litów powietrza/min (wraz z zawartym w nim bioareozolem) w systemie ciągłym, zgodnym z orientacją wiatrową. Pełny obrót bębna wraz z taśmą, regulowany przez precyzyjny mechanizm zegarowy, trwał siedem dni. W dzielnicy Śródmieście, gdzie prowadzono monitorowanie pyłku, istnieje wysoka gęstość zaludnienia na niewielkiej przestrzeni. Stwierdzono tu największą emisję zanieczyszczeń na jednostkę powierzchni, w tym najwyższe średnie roczne stężenie metali w cząstkach pyłu zawieszonego PM. Wśród zabudowy dominują stare kamienice (niepodłączone do sieci cieplnej i opalane węglem kamiennym), z charakterystycznymi podwórkami­‑„studniami”, gdzie stwierdzono tendencje do kumulowania się w powietrzu groźnych dla zdrowia substancji chemicznych. 86 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Rycina 1. Usytuowanie punktu pomiarowego Opracowanie laboratoryjne Pyłek zawarty w zasysanym powietrzu był przyklejany do taśmy zamocowanej na bębnie i pokrytej warstewką silikonu. Opracowanie laboratoryjne polegało na podzieleniu taśmy z pyłkiem na siedem części, odpowiadających każdemu z siedmiu dni badań. Były one przenoszone na szkiełka, barwione i oznaczane w mikroskopie świetlnym przez tę samą osobę. W codziennych wynikach uwzględniano średnie dzienne wartości pyłku, a stężenia wyrażano w postaci liczby ziaren/1 m3 powietrza. W analizowanym okresie jedenastu lat badania były prowadzone od lutego/marca do września/października. Początek i koniec sezonu obliczano metodą 98%. Prezentacja wyników Dane były wprowadzane do europejskiej bazy danych EAN, prezentowane w poradniach alergologicznych Łodzi i województwa łódzkiego, a także nieodpłatnie rozsyłane drogą mailową do grona osób zainteresowanych, członków Stowarzyszenia Pomocy Chorym na Astmę i Choroby Alergiczne, pacjentów z alergią pyłkową i lekarzy. Zbiorcze dane z każdego sezonu badań zamieszczono w „Kalendarzu pyłkowym” dostępnym w wersji drukowanej, a także na stronie internetowej: Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 87 http://www.umed.lodz.pl /KatedraImmunologii. Analizę statystyczną wyników prowadzono w oparciu o programy Excel, Statistica, SPSS. Wyniki Spośród analizowanych taksonów pyłku drzew udział brzozy (Betula) był najwyższy i stanowił 79%, następnie olszy (Alnus) – 19%, a leszczyny (Corylus) – 2%. Wśród taksonów roślin zielnych liczebnie dominował pyłek traw (Poaceae) – 79%, następnie bylicy (Artemisia) – 18% i ambrozji (Ambrosia) – 3%. Szczegółowe dane obejmujące charakterystykę badanych taksonów z poszczególnych jedenastu lat badań przedstawiono w tabelach 1 i 2. Leszczyna (Corylus) i olsza (Alnus) Każdego roku sezon pyłkowy w Łodzi rozpoczynało kwitnienie leszczyny i nieco później olszy. Ekspozycja na pyłek leszczyny w porównaniu do olszy była stosunkowo niewielka: średnia sum rocznych pyłku leszczyny wyniosła 307,6, a olszy 3197,8, czyli udział pyłku leszczyny stanowił średnio 9%, a olszy 91% (tab. 1, ryc. 2a). Na rycinie 2b można też zauważyć naprzemienne dwuletnie cykle pylenia obu tych taksonów. Średnia długość sezonów obu taksonów była podobna i wynosiła 44,5 dni dla olszy i 45,7 dni dla leszczyny. Wahania początków sezonu pylenia olszy (Alnus) odnotowano w zakresie 50 dni (06.02–27.03), a zakończenie w zakresie 58 dni (03.04–30.05); natomiast dla pyłku leszczyny (Corylus) początki sezonów odnotowano między 12.03–14.05, a końce sezonów między 12.03–14.05 (tab. 1). Zastosowanie korelacji Spearmana pozwoliło stwierdzić istotną zależność pomiędzy rocznymi sumami pyłku olszy i leszczyny w latach badań 2003–2013 (p = 0,00016) (tab. 3). Procentowy udział sum pyłku leszczyny w stosunku do olszy wzrastał tylko w trzech sezonach: 2007, 2009, 2011, gdy udział leszczyny był istotnie wyższy od średniej z jedenastu lat badań i wynosił odpowiednio: 23%, 30%, 24%. Nie odnotowano istotnego wzrostu sum rocznych. Trend długości sezonów pyłku olszy uległ nieistotnemu wydłużeniu, natomiast leszczyny pozostał niezmienny w czasie badań (ryc. 4.1/4.2). 88 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Brzoza (Betula) Na przestrzeni jedenastu lat badań, średnia suma roczna wyniosła 12 935,8. Stwierdzono dwuletni cykl zmienności pylenia. Pyłek brzozy był obecny średnio 28 dni. Początki sezonów zawierały się między 02.04–21.04 (20 dni), a zakończenia stwierdzono pomiędzy 30.04–27.05 (28 dni). Długości sezonów pylenia brzozy wykazały nieistotny trend w kierunku wzrostowym: rs = 0,2; NS (p = 0,5) (ryc. 4/3). Sumy roczne pyłku brzozy w Łodzi w czasie jedenastu lat badań oceniano na podstawie korelacji Spearmana. Współczynnik korelacji miał wartość ujemną (rs = –0,27; p = 0,5), co świadczy o niewielkim, nieistotnym trendzie zmniejszania się stężeń rocznych (tab. 3, ryc. 4/3). Podobnie nie stwierdzono też istotnego wzrostu stężeń dobowych na przestrzeni 11 lat badań. Koniec sezonu Długość sezonu Stężenie maksimum Data maks. stężenia Suma roczna Skośność ±0,3–0,4 x– Początek sezonu Alnus – x Takson Lata badań Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów drzew w Łodzi w latach 2003–2013 2003 55,3 22.03 19.04 38 1038 27.03 3814 4,4 2004 42,6 06.02 03.04 57 1316 18.03 3916 5,9 2005 55,7 15.03 06.04 23 452 29.03 3287 2,4 2006 69,1 27.03 11.04 15 1166 01.04 3938 4,1 2007 18,9 18.02 28.03 18 227 07.03 1246 77,3 2008 4,0 07.02 11.03 68 1080 24.02 5254 3,5 2009 7,8 09.03 02.05 55 243 17.03 854 4,7 2010 9,4 19.03 30.05 74 1117 25.03 5113 3,3 2011 9,2 11.03 18.05 69 185 24.03 1340 3,2 2012 9,2 13.03* 31.03 19 960 13.03 3961 3,6 2013 7,5 03.03 24.04 53 1107 13.04 2453 5,1 44,5 808,3 3198,8 – 26,2 06.02–27.03 03.04–30.05 Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... Początek sezonu Koniec sezonu Długość sezonu Stężenie maksimum Data maks. stężenia Suma roczna Skośność ±0,3–0,4 Corylus – x Takson 2003 8,8 20.03 14.05 57 72 26.03 283 2,8 2004 6,4 05.02 06.04 61 80 18.03 309 3,9 2005 12,4 11.03 24.03 14 70 29.03 361 2,6 2006 12,1 25.03 27.04 34 61 30.03 340 1,7 2007 6,2 18.01 29.03 71 96 07.03 362 5,2 2008 4,0 04.02 12.03 37 16 25.02 148 1,5 2009 7,8 03.03 30.04 28 86 28.03 366 3,6 2010 9,4 27.02 26.04 59 68 25.03 282 2,5 2011 9,2 12.02 18.04 66 99 13.03 423 3,5 2012 9,3 13.03* 31.03 19 1166 13.03 196 2,1 2013 7,5 05.03 30.04 57 54 13.04 314 2,6 45,7 169,8 307,6 – x– Betula x– 89 Lata badań 8,4 12.03–14.05 12.03–14.05 2003 226,9 9.04 01.05 23 8665 29.04 30857 6,5 2004 52,1 14.04 08.05 22 867 22.04 5684 3,5 2005 55,2 15.04 03.05 19 2130 17.04 5248 7,8 2006 171,4 21.04 12.05 22 5398 23.04 22975 5,7 2007 69,7 13.04 05.05 28 1690 15.04 5924 5,2 2008 186,6 12.04 05.05 27 3203 22.04 19967 3,9 2009 59,5 02.04 22.05 50 1113 14.04 4110 4,8 2010 159,1 10.04 30.04 21 2671 15.04 15276 3,7 2011 69,8 08.04 07.05 30 1010 19.04 7258 3,5 2012 166,0 11.04 27.05 47 4376 20.04 21908 5,4 2013 42,3 20.04 08.05 19 669 25.04 3087 3,6 28 2890 12935,8 – 114,4 02.04–21.04 30.04–27.05 * Z powodu awarii aparatury badania rozpoczęto 13.03.2012. 90 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Początek sezonu Koniec sezonu Długość sezonu Stężenie maksimum Data max stężenia Suma roczna Skośność ±0,3–0,4 Poaceae – x Takson Lata badań Tabela 2. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin zielnych w Łodzi w latach 2003–2013 2003 24,7 24.05 02.09 102 219 23.06 3282 2,3 2004 31,1 18.05 17.08 91 293 08.07 4174 2,7 2005 37,4 27.05 21.07 56 351 28.06 4782 2,7 2006 24,1 25.05 08.08 76 162 30.06 3203 1,9 2007 32,5 14.05 07.08 86 513 20.06 4706 4,3 2008 26,4 27.05 11.07 130 164 27.06 3437 1,7 2009 22,4 03.05 11.09 131 237 03.07 3425 3,3 2010 27,5 23.05 17.08 87 386 03.07 3709 3,8 2011 32,0 20.05 08.08 81 210 22.06 4647 1,8 2012 18,0 16.05 07.08 84 175 30.07 2463 3,0 2013 28,4 21.05 13.08 85 262 29.06 3925 2,5 27,6 03.05–27.05 91,7 270 3795 – 2003 14,7 27.06 11.09 77 81 01.08 1354 1,6 2004 13,6 01.07 15.09 77 105 07.08 1064 2,4 2005 10,6 05.07 25.09 88 61 20.08 805 1,7 2006 7,7 11.07 25.09 77 54 28.07 625 2,3 2007 17,3 15.07 27.08 75 93 08.08 1225 1,7 2008 5,4 01.08 26.09 50 43 12.08 268 2,6 2009 14,3 03.07 11.09 70 93 07.08 1028 2,0 2010 5,8 02.09 02.09 69 20 12.08 426 1,0 2011 15,6 28.08 28.08 47 121 03.08 1182 2,4 2012 11,3 01.06 10.08 71 81 06.08 940 2,1 2013 10,4 09.07 07.09 61 52 07.08 653 1,8 69,7 73,1 x– Artemisia x– 11,5 870 Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... Ambrosia x– 91 2003 1,1 16.07 02.10 78 2 29.08; 02.10 12 2,8 2004 5,0 05.08 21.09 48 35 11.09 134 2,8 2005 12,1 30.07 25.09 58 71 08.09 425 1,9 2006 5,2 04.07 27.09 55 35 25.09 129 2,9 2007 5,8 24.07 29.09 37 22 23.08 66 3,3 2008 9,3 12.08 07.09 21 40 20.08 196 1,5 2009 3,2 08.08 21.09 44 33 26.08 71 4,2 2010 4,5 06.08 26.09 52 12 24.08 49 1,0 2011 6,5 07.08 22.09 47 40 27.08 170 2,2 2012 3,6 01.08 29.08 29 16 10.09 61 2,0 2013 2,0 29.06 09.09 42 4 13.08 19 0,9 39,4 28 120 – 5,2 Trawy (Poaceae) Średnia sum rocznych dla pyłku traw wyniosła 3795,7. Wartości przekraczające tę średnią wartość odnotowano w latach: 2004, 2005, 2007, 2011 i 2013 (tab. 2). Początki sezonów wystąpiły pomiędzy 03.05–27.05 (25 dni), a końce sezonów odnotowano pomiędzy 07.08–11.09 (54 dni). Analiza trendów wieloletnich dla rocznych i dobowych stężeń pyłku traw wskazuje na tendencje obniżania się stężeń zarówno w odniesieniu do średnich sum dobowych, jak i sum rocznych. Zaobserwowano też trendy obniżania się długości sezonów, przy czym współczynniki korelacji Spearmana nie były istotne (ryc. 4/4, tab. 3). Początek sezonu najwcześniej odnotowano w dniu 3 maja 2009 r., a najpóźniej zakończył się on 11 września 2009 r., co wpłynęło też na wyjątkową długość sezonu, która wyniosła 131 dni. Maksymalne stężenie pyłku traw przypadło na 20 czerwca 2007 r., które osiągnęło wtedy wartość 513 w 1 m3 (tab. 2). 92 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Tabela 3. Wyniki analizy trendów dynamiki badanych taksonów z uwzględnieniem sum rocznych, średnich sum dobowych, długości sezonów w latach 2003–2013 w Łodzi Typ korelacji/ taksony Współczynnik korelacji Spearman’a Istotn. przy p < 0,05 r p Kierunek linii trendu/ istotność statystyczna Sumy roczne w kolejnych latach badań Alnus –0,05 0,89 Malejący NS Corylus 0,00 1,00 Malejący NS Betula –0,27 0,41 Malejący NS Poaceae –0,11 0,75 Malejący NS Artemisia –0,33 0,33 Malejący NS Ambrosia –0,22 0,52 Malejący NS Sumy dobowe w kolejnych latach badań Alnus –0,72 0,01 Istotnie malejący Corylus –0,01 0,98 Malejący NS Betula –0,20 0,55 Malejący NS Poaceae –0,19 0,57 Malejący NS Artemisia –0,17 0,61 Malejący NS Ambrosia –0,16 0,63 Malejący NS Długość sezonów w kolejnych latach Alnus 0,25 0,45 Rosnący NS Corylus –0,01 0,98 Bez zmian Betula 0,20 0,55 Rosnący NS Poaceae –0,14 0,69 Malejący NS Artemisia –0,77 0,01 Istotnie malejący Ambrosia –0,61 0,05 Istotnie malejący Bylica (Artemisia) i ambrozja (Ambrosia) Początki pylenia bylicy (Artemisia) odnotowano pomiędzy 01.06–02.09 (94 dni), natomiast końce sezonów stwierdzono między 10.08–26.09 (48 dni), i odpowiednio dla ambrozji (Ambrosia): początki między 29.06–12.08 (63 dni), a końce Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 93 między 07.09–29.09 (23 dni). Średnia sum rocznych pyłku bylicy wyniosła 870, a ambrozji 121 ziaren. Najwyższą roczną sumę pyłku ambrozji stwierdzono w roku 2005 – 425 ziaren, a najniższą – 9 ziaren, odnotowano w roku 2003, natomiast dla bylicy najwyższa suma ziaren była w 2003 r. – 1354, a najniższa w 2008 r. – 268 ziaren pyłku. Stwierdzono ogólne, istotne zróżnicowanie liczby ziaren pyłku ambrozji między latami (p = 0,006), ale nie można było wskazać konkretnych lat z istotnym zróżnicowaniem (testy post­‑hoc były nieistotne). Porównanie dobowych rozkładów okresów czasu obecności pyłku bylicy, mierzonego kolejnymi dniami roku między latami badań, wykazało istotne zróżnicowanie stężeń pyłku bylicy (p = 0,02). Porównanie średnich sum rocznych i sum dobowych obu taksonów wskazało na trendy nieistotnie malejące. Natomiast długość sezonów w kolejnych latach badań malała w sposób statystycznie istotny dla pyłku bylicy: r = 0,61 i p < 0,05, (tab. 3, ryc. 4/5), a dla pyłku ambrozji: r = –0,77 i p = 0,01 (ryc. 4/6). Stwierdzono też istotne zróżnicowanie między terminami pylenia bylicy i ambrozji (p = 0,0002). Terminy pylenia bylicy i ambrozji nie pokrywały się w żadnym z analizowanych sezonów (tab. 2, ryc. 5). Dyskusja Monitorowanie stężeń pyłku roślin jest ważnym narzędziem, stosowanym do szacowania stopnia ekspozycji na aeroalergeny, indukcji objawów klinicznych, ryzyka rozwoju uczuleń, kontroli stosowanych interwencji medycznych, a także stanu środowiska naturalnego. Z przytoczonych wyżej analiz wynika, że nie tylko nie zaobserwowano istotnych trendów wzrostu stężeń, ale wręcz stwierdzono tendencje o charakterze przeciwnym. W odniesieniu do dobowych i rocznych stężeń pyłku zaobserwowano niewielkie trendy malejące. Podobne, malejące tendencje stwierdzono też w odniesieniu do czasu trwania okresów pylenia, które rotacyjnie ulegały niewielkiemu skracaniu i to zarówno drzew wcześnie kwitnących – rozpoczynających sezon wegetacji w Łodzi – jak i taksonów roślin zielnych, które kwitną pod koniec lata i sezonu pyłkowego. Przyczyny tych zmian są z pewnością złożone i obecnie nie w pełni zrozumiałe. Pewne niewielkie znaczenie może mieć fakt opóźnienia badań w sezonie 2012, które było spowodowane uszkodzeniem urządzenia. Dużą pomocą w wyjaśnieniu tych zjawisk mogłaby być równoległa analiza danych meteorologicznych z centrum Łodzi, której niestety nie dokonano. Uwzględnianie czynników pogodowych w tego typu analizach zazwyczaj pomagało wyjaśnić, które parametry były najistotniejsze w danym miejscu i czasie (Piotrowska i Kubik­‑Komar 2012, Weryszko­‑Chmielewska i wsp. 2006, Grewling 94 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski i wsp. 2014), a także konstruować skuteczne modele umożliwiające przewidywanie przebiegu sezonu pylenia na podstawie minionych i bieżących danych aerobiologicznych i meteorologicznych (Myszkowska 2014, Kasprzyk 2009), co byłoby ważne dla lekarzy alergologów i pacjentów z alergią pyłkową. Niestety niestabilność zjawisk atmosferycznych, obserwowana w ostatnich latach, często komplikuje trafność tego typu prognoz. Pomimo forsowania szeregu strategii ochrony środowiska, obserwowany jest globalny roczny wzrost temperatury rzędu 1–2°C (http:// climate.nasa.gov) i sukcesywne pogarszanie jakości powietrza, co według wielu badaczy może wpłynąć na wzrost lokalnej i regionalnej produkcji i dystrybucji pyłku, a także nasilenia dalekiego transportu ziaren pyłku. Oprócz podwyższonej temperatury, zwraca się też uwagę na inne parametry środowiskowe np.: dłuższe okresy zimowe bez mrozu, zmiany pokrywy śnieżnej, występowanie fal upałów i okresów poważnych susz, zmienności opadów, gwałtownych burz, silnych wiatrów, wzrostu zanieczyszczeń powietrza itd., co może zwiększać efekty stresu roślin, sprzyjać syntezie tzw. białek stresu, a także powodować zmiany ekspresji adiuwantów niebiałkowych pyłku (np. lipidowych PALM). Efektem tych zmian może być nasilenie zaostrzeń u chorych z alergią pyłkową i wzrost częstości nowych zachorowań. Nasilenia objawów alergii u mieszkańców Łodzi nie można jednak tłumaczyć wzrostem ekspozycji na pyłek roślin. Z naszych wcześniejszych analiz dynamiki stężeń 20 taksonów pyłku Łodzi w odniesieniu do danych z Krakowa i Sosnowca z lat 2003–2011, wynikały podobne obserwacje. Nie zaobserwowano żadnych trendów, które byłyby wyraźnie związane z efektami globalnego ocieplenia zarówno w Łodzi jak i w miastach południowej Polski. Nie stwierdzono także trendów, które wskazywałyby na wcześniejsze początki sezonów pyłkowych w Łodzi, Krakowie i Sosnowcu (Majkowska­‑Wojciechowska i wsp. 2012). Podobnie brak tendencji wzrostowych i homologię oraz synchroniczność stężeń pyłku brzozy w latach 1995–2007 stwierdzono w trzech stacjach północno­‑zachodniego regionu Niemiec i blisko położonych dwóch stacji w Holandii (Wachter i wsp. 2012). Międzynarodowe badania aerobiologiczne, prowadzone pod egidą europejskiego programu EuroPrevall, wskazały, że w skali europejskiej nie było wyraźnych trendów wzrostu stężeń pyłku jak to przedstawiano, przy czym dominująca była ekspozycja na pyłek roślin z rodziny Betulaceae. Średnia roczna suma pyłku z naszego łódzkiego ośrodka (w latach 2003–2009), który także brał udział w badaniach, okazała się najwyższą spośród 13 miast z całej Europy. Warto podkreślić, że liczba ziaren pyłku drzew z rodziny Betulaceae ponad czterokrotnie przewyższała liczbę ziaren pyłku traw. Badania te wskazały też, że – w skali Europy – jedynym miejscem, w którym nastąpił wzrost stężeń pyłku brzozy na przestrzeni ostatnich lat, był Zürich w Szwajcarii, a tendencje wcześniejszego rozpoczynania pylenia Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 95 roślin z rodziny Betulaceae stwierdzono w Reykjaviku na Islandii (gdzie stężenia były bardzo niskie w porównaniu do innych krajów), podobnie było w angielskim mieście Derby i w Sofii. Istotne tendencje do wcześniejszych sezonów pyłkowych traw odnotowano w Reykjaviku i Strasburgu, a w Derby sezony pyłkowe ulegały skracaniu, były mniej intensywne, natomiast wyższe stężenia stwierdzono w Legnano we Włoszech (Smith i wsp. 2014). Tymczasem liczne obserwacje z krajów Zachodniej Europy i USA wskazują, że z powodu ogólnego ocieplenia i nagromadzenia gazów cieplarnianych w atmosferze pojawiły się zmiany fenologii roślin i wzmożona ekspansja pyłku. W licznych publikacjach opisywano wcześniejszy rozwój kwiatostanów i dłuższe okresy kwitnienia oraz zmiany rozmieszczenia geograficznego uczulających roślin, a także wzrost alergenności białek pyłku (Levetin 2008, D'Amato i Cecchi 2008). Na przykład w centralnych i północnych regionach USA (na szerokościach geograficznych powyżej ~ 44°N) od 1995 r. dla ambrozji stwierdzono wydłużenie sezonu pylenia aż o 13–27 dni (Ziska 2011). Podobnie, długoterminowe obserwacje prowadzone w Danii, Anglii, Belgii, Szwajcarii, Austrii, Holandii wskazały na wcześniejsze daty rozpoczęcia uwalniania się pyłku w miastach (Kelly i Goulden 2008). Wyniki naszej analizy wskazują też na stosunkowo niewielką ekspozycję na pyłek ambrozji i rozdzielność terminów pylenia pomiędzy bylicą i ambrozją. Informacje te mogą być pomocne w ustaleniu istotności klinicznej dodatnich wyników testów skórnych wobec bylicy i ambrozji. Jak wiadomo, alergeny ambrozji są główną przyczyną alergii populacji Ameryki Północnej (Ziska 2011). Obecność pyłku ambrozji, stwierdzana w wielu krajach Europy, budzi sporo niepokoju, tym bardziej, że poznano już około 50 alergenów oraz wiele izoform tego taksonu (http://www.allergome.org.), a małe ziarna pyłku (18–22 µm), które są emitowane w ogromnych ilościach, mogą być transportowane na wielkie odległości (Kasprzyk i wsp. 2011). Ambrozja rozpoczęła swoją ekspansję w ostatnich dekadach XX w. Uważa się, że rozprzestrzeniła się z Węgier, kraju, w którym występuje najbardziej obficie. Obecnie ten neofityczny takson sukcesywnie rozprzestrzenia się także w innych krajach Europy (w Chorwacji, Bułgarii, północnych Włoszech, we Francji, wschodniej Austrii, Szwajcarii, także w Niemczech, Słowacji, na Ukrainie, w południowej Rosji) i stanowi zagrożenie dla osób z alergią i astmą oskrzelową (http://www.ambrosiainfo.de). Pomimo ogólnie malejących trendów ekspozycji na pyłek roślin uczulających w Łodzi, częstość zachorowań na alergię pyłkową jest wysoka. Łódź jest miastem o wysokich wskaźnikach zanieczyszczeń powietrza, więc może wzrastać alergenność pyłku (Majkowska­‑Wojciechowska i wsp. 2012, Konishi i wsp. 2014). Stwierdzono, że procesy wzrostu alergenności w zanieczyszczonym środowisku mogą 96 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski być efektem wielu czynników, np. interakcji białek pyłku z biologicznie ważnymi metabolitami i ligandami, jak flawonoidy, które pośredniczą w wiązaniach między alergenami i IgE człowieka (González Romano i wsp. 1996). Oprócz tego zaobserwowano też zjawiska obniżania progów wrażliwości wobec wcześniej przyjętej skali stężeń pyłku. Z ogólnie przyjętych poziomów stężeń pyłku roślin dla osób uczulonych wynika, że stężenia pyłku określane jako „ziarna pojedyncze” są bez znaczenia klinicznego. Jednak badania dzieci w wieku 4–12 lat z alergią na pyłek roślin prowadzone w Nowym Jorku, Connecticut i Massachusetts (DellaValle i wsp. 2012), wskazały, że ekspozycja na nawet stosunkowo niskie stężenia pyłku chwastów – 6–9 ziaren/m3 – była związana z nasilonymi dusznościami, uciskiem w klatce piersiowej, świszczącym oddechem i uporczywym kaszlem, a także koniecznością przyjmowania większych dawek leków. Ekspozycja na pyłek traw ≥ 2 ziarna/m3 była związana z objawami świszczącego oddechu w nocy, dusznościami i uporczywym kaszlem. Niepokojący wzrost objawów astmatycznych zaobserwowano też przy ekspozycji na pyłek chwastów przy stężeniach uznawanych za bardzo niskie – 6–9 ziaren/m3. Podobne obserwacje opisano w publikacji autorstwa Erbas i wsp. (2012), gdzie stwierdzono, że stężenia pyłku traw w powietrzu (< 20 w m3), które wywołują ataki astmy wśród dzieci, są znacznie niższe niż wcześniej uważano. W innych badaniach stwierdzono przesunięcie objawów alergii o 1–3 dni w odniesieniu do ekspozycji na pyłek roślin. Na zakończenie należy wspomnieć, że istnieją pewne ograniczenia, które należy mieć na uwadze przy rozpatrywaniu wniosków z naszych badań. Monitorowanie stężeń pyłku nie było prowadzone w systemie całorocznym, więc początki sezonów olszy i leszczyny w niektórych sezonach mogły zostać częściowo przeoczone. Podsumowanie Nie zaobserwowano istotnych trendów wzrostowych stężeń pyłku badanych taksonów ani wzrostu długości sezonów pyłkowych zarówno w odniesieniu do pyłku badanych taksonów drzew wcześnie kwitnących jak i wobec taksonów roślin zielnych, które kwitną pod koniec sezonu wegetacji roślin w Polsce centralnej. Wyniki naszych badań nie mogą potwierdzić obserwacji z innych krajów, gdzie zaobserwowano istotny wzrost ekspozycji na pyłek, co uważane jest za efekt zjawisk związanych z globalnym ociepleniem. Biorąc pod uwagę obecne opinie na temat zmian aereobiologicznych w Europie, wskazujące na wzrost stężeń pyłku i wydłużanie kwitnienia, spodziewaliśmy się podobnych efektów w naszym Ośrodku. Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 97 Jednak niespodziewanie, w ciągu jedenastu lat badań, stwierdzono dużą homologię dynamiki sezonów pyłkowych z trendami obniżania stężeń, uwzględniając cykliczne (np. dwuletnie) rytmy wahań stężeń pyłku. Analiza stężeń pyłku bylicy i ambrozji wskazuje na rozdzielność terminów pylenia tych taksonów. Informacje te mogą być pomocne w ustaleniu istotności klinicznej dodatnich wyników testów skórnych wobec bylicy i ambrozji. Nasze badania podkreślają potrzebę dalszego systematycznego prowadzenia długoterminowego monitoringu obszaru miejskiego w centrum Łodzi z uwzględnieniem najbardziej istotnych klinicznie taksonów pyłku roślin. Liczymy na to, że obecne wyniki badań, a także ich kontynuacja, dostarczą wielu cennych informacji aerobiologicznych dla miasta Łodzi, dla Polski centralnej i Europy Środkowej. Podziękowania Autorzy publikacji składają serdeczne podziękowania dla Dra Zbigniewa Wojciechowskiego za pomoc w opracowaniu statystycznym danych z jedenastu lat badań. Spis literatury Allan R. S., Zueva E., Cammas F., Schreiber H. A., Masson V., Belz G. T., Roche D., Maison C., Quivy J. P., Almouzni G., Amigorena S., 2012. An epigenetic silencing pathway controlling T helper 2 cell lineage commitment. Nature, 12(487): 249–253. Bégin P., Nadeau K. C., 2014. Epigenetic regulation of asthma and allergic disease. Allergy, Asthma & Clinical Immunology, 10(1): 27. Borges F., Martienssen R. A., 2013. Establishing epigenetic variation during genome reprogramming. RNA Biology, 10(4): 490–494. Caillaud D., Martin S., Segala C., Besancenot J. P., Clot B., Thibaudon M., , 2014. Effects of airborne birch pollen levels on clinical symptoms of seasonal allergic rhinoconjunctivitis. International Archives of Allergy and Immunology, 163(1): 43–50. Caillaud D., Thibaudon M., Martin S., Ségala C., Besancenot J. P., Clot B., François H., French Aerobiology Network, 2014. Short­‑term effects of airborne ragweed pollen on clinical symptoms of hay fever in a panel of 30 patients. Journal of Investigational Allergology and Clinical Immunology, 24(4): 249–256. D'Amato G., Cecchi L., 2008. Effects of climate change on environmental factors in respiratory allergic diseases. Clinical & Experimental Allergy, 38(8): 1264–1274. D'Amato G., Cecchi L., Bonini S., Nunes C., Annesi­‑Maesano I., Behrendt H., Liccardi G., Popov T., Cauwenberge P. van, 2007. Allergenic pollen and pollen allergy in Europe. Allergy, 62(9): 976–990. 98 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski DellaValle C. T., Triche E. W., Leaderer B. P., Bell M. L., Effects of ambient pollen concentrations on frequency and severity of asthma symptoms among asthmatic children. Epidemiology, 2012: 2355–2363. Erbas B., Akram M., Dharmage S. C., Tham R., Dennekamp M., Newbigin E., Taylor P., Tang M. L., Abramson M. J., 2012. The role of seasonal grass pollen on childhood asthma emergency department presentations. Clinical & Experimental Allergy, 42(5): 799–805. Ferreira M. A., Matheson M. C., Tang C. S., Granell R., Ang W., Hui J., Kiefer A. K., Duffy D. L., Baltic S., Danoy P., Bui M., Price L., Sly P. D., Eriksson N., Madden P. A., Abramson M. J., Holt P. G., Heath A. C., Hunter M., Musk B., Robertson C. F., Le Souëf P., Montgomery G. W., Henderson A. J., Tung J. Y., Dharmage S. C., Brown M. A., James A., Thompson P. J., Pennell C., Martin N. G., Evans D. M., Hinds D. A., Hopper J. L., Australian Asthma Genetics Consortium Collaborators, 2014. Genome­‑wide association analysis identifies 11 risk variants associated with the asthma with hay fever phenotype. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 133(6): 1564–1571. Fraga M. F., Ballestar E., Paz M. F., Ropero S., Setien F., Ballestar M. L., Heine­‑Suñer D., Cigudosa J. C., Urioste M., Benitez J., Boix­‑Chornet M., Sanchez­‑Aguilera A., Ling C., Carlsson E., Poulsen P., Vaag A., Stephan Z., Spector T. D., Wu Y. Z., Plass C., Esteller M., 2005. Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(30): 10604–10609. González Romano M. L., Gallego M. T., Berrens L., 1996. Extraordinary stability of IgE­ ‑binding Parietaria pollen allergens in relation to chemically bound flavonoids. Molecular Immunology, 339(17–18): 1287–1293. Greer E. L., Maures T. J., Ucar D., Hauswirth A. G., Mancini E., Lim J. P., Benayoun B. A., Shi Y., Brunet A., 2011. Transgenerational epigenetic inheritance of longevity in Cae‑ norhabditis elegans. Nature, 479: 365–371. Grewling Ł., Jackowiak B., Smith M., 2014. Variations in Quercus sp. pollen seasons (1996– 2011) in Poznań, Poland, in relation to meteorological parameters. Aerobiologia, 30: 149–159. Gruzieva O., Merid S. K., Melén E., 2014. An update on epigenetics and childhood respiratory diseases. Paediatric Respiratory Reviews, 31. pii: S1526­‑0542(14)00081­‑5. GUS, dane 2013. Powierzchnia i ludność w przekroju terytorialnym w 2013 roku: http:// www.stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/l. Heinzerling L. M., Burbach G. J., Edenharter G., Bachert C., Bindslev­‑Jensen C., Bonini S., Bousquet J., Bousquet­‑Rouanet L., Bousquet P. J., Bresciani M., Bruno A., Burney P., Canonica G. W., Darsow U., Demoly P., Durham S., Fokkens W. J., Giavi S., Gjomarkaj M., Gramiccioni C., Haahtela T., Kowalski M. L., Magyar P., Muraközi G., Orosz M., Papadopoulos N. G., Röhnelt C., Stingl G., Todo­‑Bom A., Von Mutius E., Wiesner A., Wöhrl S., Zuberbier T., 2009. GA2LEN skin test study I: GA²LEN harmonization of skin prick testing: novel sensitization patterns for inhalant allergens in Europe. Allergy, 64(10): 1498–1506. Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 99 Just J., Saint­‑Pierre P., Gouvis­‑Echraghi R., Laoudi Y., Roufai L., Momas I., Annesi Maesano I., 2014. Childhood allergic asthma is not a single phenotype. Journal of Pediatrics, 164(4): 815–820. Kasprzyk I., 2009. Forecasting the start of Quercus pollen season using several methods – the evaluation of their efficiency. International Journal of Biometeorology, 53(4): 345–353. Kasprzyk I., Myszkowska D., Grewling Ł., Stach A., Sikoparija B., Skjøth C. A., Smith M., 2011. The occurrence of Ambrosia pollen in Rzeszów, Kraków and Poznań, Poland: investigation of trends and possible transport of Ambrosia pollen from Ukraine. International Journal of Biometeorology, 55(4): 633–644. Kelly A. E., Goulden M. L., 2008. Rapid shifts in plant distribution with recent climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(33): 11823–11826. Kiotseridis H., Cilio C. M., Bjermer L., Aurivillius M., Jacobsson H., Dahl A., Tunsäter A., 2012. Quality of life in children and adolescents with respiratory allergy, assessed with a generic and disease­‑specific instrument. The Clinical Respiratory Journal, DOI: 10.1111/j.1752­‑699X.2012.00298.x. Konishi S., Ng C. F., Stickley A., Nishihata S., Shinsugi C., Ueda K., Takami A., Watanabe C., 2014. Particulate matter modifies the association between airborne pollen and daily medical consultations for pollinosis in Tokyo. Science of the Total Environment, 15(499): 125–132. Levetin E., Van de Water P., 2008. Changing pollen types/concentrations/distribution in the United States: fact or fiction? Current Allergy and Asthma Reports, 8(5): 418–424. Lu S., Ren J., Hao X., Liu D., Zhang R., Wu M., Yi F., Lin J., Shinich Y., Wang Q., 2014. Characterization of protein expression of Platanus pollen following exposure to gaseous pollutants and vehicle exhaust particles. Aerobiologia, 30: 281–291. Majkowska­‑Wojciechowska B., Balwierz Z., Chłopek K., Myszkowska D., Wojciechowski Z., Kowalski M. L., 2012. Pollen concentration of allergenic plant taxa at three different sampling sites of southern and central Poland – the evaluation of the 9-year period (2003–2011). Alergologia, Immunologia, 9(2–3): 186. Majkowska­‑Wojciechowska B., Balwierz Z., Kowalski M. L., 2008. Charakterystyka stężeń pyłku w powietrzu atmosferycznym Łodzi w sezonie 2008. Alergia Astma Immunologia, 13(4): 250–263. Majkowska­‑Wojciechowska B., Kowalski M. L., 2012. Allergens, Air Pollutants and Immune System Function in the Era of Global Warming. [W:] Air Pollution – Monitoring, Modelling, Health and Control, Khare M. (Red.), InTech, ISBN 978­‑953­‑51­‑0381­‑3, DOI: 10.5772/2526: 221–254. Mandrioli P., Comtois P., Domínguez­‑Vilches E., Galán Soldevilla C., Isard S., Syzdek L., 1998. Sampling: principles and techniques. [W:] Methods in Aerobiology, Mandrioli P., Comtois P., Levizzani V. (Red.). Bologna: Pitagora Editrice: 47–112. 100 Barbara Majkowska-Wojciechowska, Zofia Balwierz, Marek L. Kowalski Motta A. C., Marliere M., Peltre G., Sterenberg P. A., Lacroix G., 2006. Traffic­‑related air pollutants induce the release of allergen­‑containing cytoplasmic granules from grass pollen. International Archives of Allergy and Immunology, 139(4): 294–298. Myszkowska D., 2014. Predicting tree pollen season start dates using thermal conditions. Aerobiologia, 30: 307–321. Nathan R. A., 2007. The burden of allergic rhinitis. Allergy and Asthma Proceedings, 28(1): 3–9. Nestor C. E., Barrenäs F., Wang H., Lentini A., Zhang H., Bruhn S., Jörnsten R., Langston M. A., Rogers G., Gustafsson M., Benson M., 2014. DNA methylation changes separate allergic patients from healthy controls and may reflect altered CD4+ T-cell population structure. PLoS Genetics, 10(1): e1004059. North M. L., Mah S., Day A. G., Kobor M. S., Ellis A. K., 2014. Effects Of rs3744262 On DNA Methylation and Symptoms In Participants With Allergic Rhinitis During Grass Pollen Exposure In The Environmental Exposure Unit (EEU). The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 133(2): AB89. Piotrowska K., Kubik­‑Komar A., 2012. The effect of meteorological factors on airborne Betula pollen concentrations in Lublin (Poland). Aerobiologia, 28(4): 467–479. Runyon R. S., Cachola L. M., Rajeshuni N., Hunter T., Garcia M., Ahn R., Lurmann F., Krasnow R., Jack L. M., Miller R. L., Swan G. E., Kohli A., Jacobson A. C., Nadeau K. C., 2012. Asthma discordance in twins is linked to epigenetic modifications of T cells. PLoS One, 7(11): e48796. Samoliński B., Sybilski A. J., 2010. Znaczenie stanów zapalnych błony śluzowej nosa w astmie oskrzelowej. Postępy Dermatologii i Alergologii, XXVII: 223–229. Smith M., Jäger S., Berger U., Sikoparija B., Hallsdottir M., Sauliene I., Bergmann K. C., Pashley C. H., de Weger L., Majkowska­‑Wojciechowska B., Rybníček O., Thibaudon M., Gehrig R., Bonini M., Yankova R., Damialis A., Vokou D., Gutiérrez Bustillo A. M., Hoffmann­‑Sommergruber K., van Ree R., 2014. Geographic and temporal variations in pollen exposure across Europe. Allergy, 69(7): 913–923. Wachter R., de Weger L., van der Smitte H., Ehrnsberger R., 2012. A comparison between airborne Betula pollen counts in the northwest of Germany and the Netherlands (1982– 2011). Allergology & Immunology, 9: 188. Weryszko­‑Chmielewska E., Puc M., Piotrowska K., 2006. Effect of meteorological factors on Betula, Fraxinus and Quercus pollen concentrations in the atmosphere of Lublin and Szczecin, Poland. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 13(2): 243–249. Wu T., Boezen H. M., Postma D. S., Los H., Postmus P. E., Snieder H., Boomsma D. I., 2010. Genetic and environmental influences on objective intermediate asthma phenotypes in Dutch twins. European Respiratory Journal, 36(2): 261–268. Zhang Y., Bielory L., Mi Z., Cai T., Robock A., Georgopoulos P., 2014. Allergenic pollen season variations in the past two decades under changing climate in the United States. Global Change Biology, DOI: 10.1111/gcb.12755. Sezonowa dynamika stężeń pyłku najczęściej uczulających drzew, traw... 101 Ziska L., Knowlton K., Rogers C., Dalan D., Tierney N., Elder M. A., Filley W., Shropshire J., Ford L. B., Hedberg C., Fleetwood P., Hovanky K. T., Kavanaugh T., Fulford G., Vrtis R. F., Patz J. A., Portnoy J., Coates F., Bielory L., Frenz D., 2011. Recent warming by latitude associated with increased length of ragweed pollen season in central North America. Proc Natl Acad Sci USA, 108:4248–4251. The seasonal dynamics of pollen concentrations of taxa with the highest allergenic potential including some trees, grasses and weeds in Łódź in the period 2003–2013 Abstract Reports from many European countries indicate that climate change has a significant impact on the increased emissions of pollen local trees, grasses and weeds as well as the long­‑term dynamics of pollen concentrations. The aim of our study was the evaluation of seasons dynamic concentration of highest allergenic pollen taxa, included trees: Alnus, Corylus, Betula, and herbaceous plants: Poaceae, Artemisia and Ambrosia, in period 2003– 2013 in Lodz. The study was conducted in Lodz (central Poland), using the volumetric method. The beginning and the end of the season was calculated by 98%. The birch (Betula) pollen was on the highest level and accounted for 79%, followed alder (Alnus) – 19% and hazel (Corylus) – 2%. Among the herbaceous taxa dominated grass pollen (Poaceae) – 79%, followed by mugwort (Artemisia) – 18%, ragweed (Ambro‑ sia) – 3%. Over the last eleven years not significant trends of decreasing concentrations of pollen taxa studied was found. There was a significant correlation between annual sums of alder and hazel pollen (p = 0,0002) and a decreasing of the average daily concentration of pollen of alder (p = 0,01), mugwort (p = 0,01), and ragweed (p = 0,01). We also found time separation of mugwort and ragweed pollen presence, which indicates that the two taxa are important but independent source of aeroallergens. Analysis of the direction of changes indicates not significant decreasing trends of concentrations of allergenic pollen in Lodz. Basing on of our aerobiological studies 2003–2013, we can not confirm the impact of global warming in central Poland. Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina Małgorzata Puc Uniwersytet Szczeciński, Wydział Biologii, Katedra Botaniki i Ochrony Środowiska, Pracownia Aeropalinologii Streszczenie Rozprzestrzenianie pyłku wielu roślin w naszej strefie klimatycznej jest uzależnione od wiatru. W Polsce 22% roślin to gatunki wiatropylne, produkowany przez nie w dużych ilościach pyłek jest lekki, niewielkich rozmiarów i stanowi duże zagrożenie dla osób uczulonych. Wzrost zachorowań na alergie pyłkowe, szczególnie na obszarach silnie zurbanizowanych, prowadzi do rosnącego zainteresowania wynikami badań aerobiologicznych. Nasilenie objawów ma charakter sezonowy, a początek i koniec sezonów pyłkowych oraz ich intensywność w poszczególnych latach i regionach Polski różni się znacznie. Analizę sezonów pyłkowych wybranych taksonów alergennych w latach 2001–2013 przeprowadzono w Szczecinie metodą wolumetryczną (aparat Lanzoni 2000). Aparat umieszczony jest na wysokości 21 m nad poziomem gruntu, na dachu budynku Wydziału Biologii Uniwersytetu Szczecińskiego, w centrum miasta (53º26’N, 14º32’E). W pracy wykonano badania koncentracji pyłku leszczyny (Corylus), olszy (Alnus), brzozy (Betula), traw (Poaceae), bylicy (Artemisia) i ambrozji (Ambrosia) oraz skonstruowano kalendarz pyłkowy. Długość sezonów pyłkowych wyznaczono metodą 98%. Obliczono średnie dobowe stężenia wyrażone liczbą ziaren pyłku w 1 m3 powietrza (z/m3) oraz sumy roczne tych stężeń dla każdego taksonu (SPI, Sezonowy Indeks Pylenia). Na podstawie trzynastoletnich badań wyznaczono trendy liniowe dla dat początku sezonów pyłkowych. Obliczono również skośność, współczynnik zmienności oraz odchylenie standardowe (Statistica 2011 ver. 10). W celu przedstawienia dynamiki sezonu pyłkowego, wyznaczono poszczególne jego fazy, dla których skumulowana suma roczna pyłku osiąga wartości 1%, 50% i 99% całko- 104 Małgorzata Puc witej sumy rocznej pyłku; podano również fazy, gdy w powietrzu obserwujemy pierwsze i ostatnie ziarna pyłku danego taksonu. Fazy te oznaczone zostały kolejno od 1 do 5. Wieloletnie badania wykazały, że maksima sezonowe analizowanych taksonów występują przed lub w dniu, w którym zanotowano w powietrzu 50% całkowitej rocznej sumy pyłku. W ciągu trzynastu lat zanotowano przyspieszenie początku sezonu pyłkowego u brzozy – o 12 dni, traw – o 7 dni, bylicy – o 8 dni; opóźnienie sezonu pyłkowego zanotowano natomiast u leszczyny – o 5 dni. Zjawisko to jest związane prawdopodobnie z wpływem zmian klimatycznych na rośliny. Opóźnienie początku sezonu pyłkowego wywiera również wpływ na czas trwania sezonu pyłkowego. Przy dużej różnorodności roślin w danym zbiorowisku, kwitnienie i pylenie zachodzi w różnych miesiącach roku i różnych porach dnia. Na zachodzenie obu tych zjawisk nakładają się czynniki biogeograficzne i elementy pogody, m.in.: opady, temperatura, nasłonecznienie, wilgotność powietrza, prądy konwekcyjne, turbulencja oraz prędkość i kierunek wiatru, dlatego też sezony pyłkowe charakteryzują się tak dużą zmiennością. Wśród cech sezonu pyłkowego, największą zmienność wykazują daty początku sezonu pyłkowego u drzew oraz wartości maksimów sezonowych i rocznych sum pyłku zarówno u drzew jak i u roślin zielnych. Wstęp Wraz ze wzrostem zachorowań na alergie pyłkowe, szczególnie na terenach uprzemysłowionych i zurbanizowanych, odnotowuje się rosnące zainteresowanie lokalnym monitoringiem pyłkowym. Badania dotyczące występowania pyłku roślin w powietrzu nad danym obszarem umożliwiają określenie różnic intensywności i terminów pylenia, wynikających m.in. z wpływu zmian klimatycznych na rośliny (Woś 1999). Rodzaj Alnus L. należy do rodziny brzozowatych i obejmuje ok. 50 gatunków drzew i krzewów występujących przeważnie na półkuli północnej, w Polsce rosną obecnie trzy gatunki olszy – czarna (A. glutinosa), szara (A. incana), zielona (A. viridis). Ta ostatnia występuje w reglu górnym Karpat Wschodnich. Olsza czarna, jako najpospolitsza, rozpowszechniona jest na nizinnych terenach podmokłych, wzdłuż brzegów rzek i zbiorników wodnych oraz w łęgach i olsach. Olsza szara występuje również pospolicie – w górskich lasach łęgowych, wzdłuż strumieni lub małych rzek, a także na trwale wilgotnych glinach morenowych (Zając i Zając 2001). Pierwsze objawy alergii u osób uczulonych występują, gdy stężenie pyłku wynosi 45 ziaren/m3 (Rapiejko i wsp. 2004). Zakwitanie leszczyny jest jednym ze zwiastunów botanicznego przedwiośnia. Jako drzewo lub krzew występuje w lasach liściastych i mieszanych, od gór aż do morza (Zając i Zając 2001). Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 105 W Polsce w stanie dzikim rośnie 7 gatunków brzóz (Betula L.). Pospolita w całym kraju brzoza omszona (B. pubescens) rośnie na glebach umiarkowanie żyznych, nad brzegami wód, często z olszą. Gatunkiem występującym najczęściej jest brzoza brodawkowata (B. pendula). Jest to również podstawowe drzewo liściaste wykorzystywane w zadrzewieniach krajobrazowych, obsadzaniu dróg i w zieleni miejskiej. Kwitnienie brzóz zachodzi jednocześnie z rozwojem liści i przypada na kwiecień i maj (Seneta 1991). Z powodu reakcji krzyżowych pomiędzy alergenami pyłku leszczyny, olszy i brzozy, oraz brzozy i jesionu objawy uczulenia notuje się również w okresie pylenia tych drzew, a także po spożyciu jabłka, gruszki, marchwi, selera lub kiwi (D’Amato i Spieksma 2004). W naszym kraju występuje ok. 200 gatunków traw. Rośliny te tworzą różne zbiorowiska zajmujące blisko ¼ powierzchni lądu porośniętego roślinnością; należą tu też rośliny użytkowe. W Europie Środkowej kwitnienie Poaceae (R. Br.) Barnh. rozpoczyna się w maju. Progowe stężenie pyłku, przy którym obserwujemy pierwsze objawy alergii, wynosi 20 ziaren/m3 (Rapiejko i wsp. 2004). Reakcje krzyżowe notowane są między alergenami pyłku wszystkich gatunków traw w obrębie rodziny, z alergenami pyłku olszy i brzozy, a także po spożyciu fasoli, grochu, soi, orzeszków ziemnych, warzyw jadalnych (marchew, pomidory, seler) oraz owoców (arbuz, melon). Możliwe są również reakcje krzyżowe pomiędzy lateksem i alergenami pyłku traw oraz ambrozji (Andersson i Linholm 2003). Rodzaj bylica (Artemisia L.) występuje w całej Europie i obejmuje ponad 50 rodzimych gatunków. W Polsce rośnie 18 gatunków, a tylko połowa z nich to taksony rodzime, wśród których do najpospolitszych należą: bylica piołun, polna i pospolita. Rośliny te często porastają nieużytki, hałdy ziemi, przydroża, polany leśne i brzegi rzek (Mirek i wsp. 2002). Pyłek bylicy jest przyczyną większości objawów alergii w lipcu oraz sierpniu. Ziarna pyłku są chętnie zbierane przez pszczoły i są obecne w miodach. Progowe stężenie pyłku, przy którym obserwujemy pierwsze objawy alergii, wynosi 30 ziaren/m3 (Rapiejko i wsp. 2004). W Europie ambrozja (Ambrosia L.) należy do gatunków inwazyjnych i zasiedla głównie regiony o klimacie ciepłym. W Polsce notowane są trzy gatunki: A. artemisiifolia, A. psilostachya i A. trifida. Do niedawna uważano, że na obszarach o klimacie umiarkowanym ambrozja nie przechodzi pełnego cyklu rozwojowego, jednakże badania prowadzone przez Malkiewicz i wsp. (2005) we Wrocławiu wykazały, że roślina może wytwarzać płodne nasiona. W naszym kraju pyłek ambrozji występuje w powietrzu od sierpnia do końca września (D’Amato i Spieksma 2004). Zmienność sezonów pyłkowych ma podłoże wieloczynnikowe. Przy dużej różnorodności roślin w danym zbiorowisku, kwitnienie i pylenie zachodzi 106 Małgorzata Puc w różnych miesiącach roku i różnych porach dnia. Na zachodzenie obu tych zjawisk nakładają się czynniki biogeograficzne i elementy pogody, m.in.: opady, temperatura, nasłonecznienie, wilgotność powietrza, prądy konwekcyjne, turbulencja oraz prędkość i kierunek wiatru (Dyakowska 1959). Analizy kolejnych faz sezonów pyłkowych wykorzystywane są m.in. do interpretacji zjawisk fenologicznych, wyznaczania trendów określających zmienność poszczególnych cech sezonów pyłkowych, a także do oceny narażenia pacjentów z pyłkowicą na możliwość wystąpienia reakcji alergicznej (Docampo i wsp. 2007). Celem niniejszego opracowania jest analiza przebiegu sezonów pyłkowych wybranych roślin o silnych właściwościach alergennych: olszy, leszczyny, brzozy, traw, bylicy i ambrozji. Materiał i Metody Analizę sezonów pyłkowych wybranych taksonów alergennych w latach 2001– 2013 przeprowadzono w Szczecinie metodą wolumetryczną (aparat Lanzoni 2000) (Hirst 1952). Aparat umieszczony jest na wysokości 21 m nad poziomem gruntu, na dachu budynku Wydziału Biologii Uniwersytetu Szczecińskiego, w centrum miasta (53º26’N, 14º32’E). W pracy wykonano badania koncentracji pyłku leszczyny (Corylus), olszy (Alnus), brzozy (Betula), traw (Poaceae), bylicy (Artemisia) i ambrozji (Ambrosia) oraz skonstruowano kalendarz pyłkowy. Długość sezonów pyłkowych wyznaczono metodą 98%, przy której za początek i koniec sezonu uznaje się dni, gdy skumulowana liczba ziaren pyłku osiągnęła odpowiednio 1% i 99% sumy rocznej (Comtois 1998). Obliczono średnie dobowe stężenia wyrażone liczbą ziaren pyłku w 1 m3 powietrza (z/m3) oraz sumy roczne tych stężeń dla każdego taksonu (SPI, Sezonowy Indeks Pylenia). Na podstawie trzynastoletnich badań wyznaczono trendy liniowe dla dat początku sezonów pyłkowych oraz współczynnik determinacji trendu R2 × 100% (stopień dopasowania linii trendu do danych w %), obliczono również skośność (miara asymetrii przebiegu sezonu pyłkowego), współczynnik zmienności oraz odchylenie standardowe (Statistica 2011 ver. 10). Kalendarz pyłkowy skonstruowano w programie POLPAL­‑Aero (Walanus, Nalepka). W celu przedstawienia dynamiki sezonu pyłkowego, wyznaczono poszczególne jego fazy, dla których skumulowana suma roczna pyłku osiąga wartości 1%, 50% i 99% całkowitej sumy rocznej pyłku; podano również fazy, gdy w powietrzu Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 107 obserwujemy pierwsze i ostatnie ziarna pyłku danego taksonu. Fazy te, oznaczone kolejno od 1 do 5, zostały przestawione na rycinach 4–9 zgodnie z metodą opisaną przez Latałową i wsp. (2002). Wyniki Olsza Kwitnienie i pylenie olszy zależy głównie od temperatur powietrza, notowanych pod koniec zimy i w okresie przedwiośnia. Dlatego też różnica w terminie rozpoczęcia sezonu pyłkowego w skrajnych latach wyniosła ponad 2 miesiące, natomiast daty końca sezonu różniły się w analizowanym trzynastoleciu o 3 tygodnie. Rangę tego zróżnicowania wykazuje współczynnik zmienności, wynoszący dla początku sezonu 42,5%, a dla dat końca sezonu tylko 4,8%. Czas trwania sezonu również jest bardzo zmienny i w skrajnych latach różnił się aż o 1,5 miesiąca; podobne, bardzo duże zróżnicowanie wykazują wartości maksymalnych stężeń pyłku olszy ze współczynnikiem zmienności ponad 50% oraz roczna suma pyłku o współczynniku zmienności 36% (tab.1). Graficzny obraz sezonu olszy przedstawiony w kalendarzu pyłkowym (ryc. 1) jest bardzo rozciągnięty w czasie, ponieważ pyłek rejestrowano w powietrzu od stycznia do maja. Analiza trendu liniowego dat startu sezonu pyłkowego olszy (nieistotny statystycznie) wykazała przyspieszenie początku sezonu o 4 dni w ciągu 13 lat (ryc. 2). Diagramy obrazujące dynamikę sezonów pyłkowych w latach 2011–2013 są asymetryczne i lewoskośne, a faza druga jest wyraźnie dłuższa niż faza czwarta (ryc. 4), co oznacza intensywniejsze pylenie Alnus w drugiej połowie sezonu, związane prawdopodobnie z wiosennym wzrostem temperatury powietrza. Leszczyna Prawie równocześnie z pyłkiem olszy pojawia się w powietrzu pyłek leszczyny, który stanowi jedną z oznak botanicznego przedwiośnia. W analizowanym trzynastoleciu najwcześniej początek sezonu stwierdzono 4 stycznia, a najpóźniej 24 lutego (współczynnik zmienności 59%). Koniec sezonu w badanym okresie przypadał pomiędzy 25 marca a 19 kwietnia. Czas trwania sezonu różnił się nawet o 51 dni w skrajnych latach; średnio sezon pyłkowy Corylus trwał 1,5 miesiąca. Najwyższe sezonowe maksimum wystąpiło w 2010 r. i wyniosło 205 z/m3, natomiast najniższa 108 Małgorzata Puc wartość maksymalna w 2001 r. osiągnęła wartość zaledwie 7 z/m3. Podobną, bardzo wysoką zmiennością cechuje się roczna suma pyłku leszczyny, wahająca się od 103 do 871 ziaren (tab. 1). W kalendarzu pyłkowym graficzny obraz przebiegu sezonu ma postać rozciągniętą z najwyższymi wartościami stężeń w lutym i marcu (ryc. 1). Istotny statystycznie trend opóźnienia początku sezonu pyłkowego Corylus w ciągu 13 lat wynosi 5 dni (ryc. 2). Analiza dynamiki sezonów wykazała słaby lewoskośnie rozkład z maksimum sezonowym występującym w pierwszej połowie sezonu pyłkowego (ryc. 5). Brzoza W marcu, kwietniu i na początku maja największe zagrożenie dla uczulonych na Pomorzu Zachodnim stanowi pyłek brzozy. Obraz graficzny sezonu w kalendarzu pyłkowym jest wyraźnie dwuszczytowy, z podwyższoną koncentracją pyłku w połowie marca i w drugiej połowie kwietnia (ryc. 1). Początek sezonu pyłkowego w analizowanym okresie wystąpił pomiędzy 9 marca a 24 kwietnia, natomiast koniec sezonu notowano najpóźniej 24 maja. Sezony pyłkowe brzozy są z reguły zwarte i trwają średnio 1 miesiąc, a najkrótszy sezon trwał zaledwie 2,5 tygodnia. Maksymalne różnice długości sezonu wynoszą jednak w skrajnych latach nawet 25 dni (tab. 1). Maksima sezonowe Betula występują średnio w ciągu półtora tygodnia od rozpoczęcia sezonu pyłkowego (rozkład silnie prawoskośny). Zarówno wartości stężeń maksymalnych jak i rocznych sum pyłku w wieloleciu wykazują bardzo duże zróżnicowanie – współczynnik zmienności wynosi odpowiednio 77% i około 50%. W skrajnych latach najwyższe odnotowane stężenie pyłu brzozy różniło się prawie 13­‑krotnie, a roczna suma pyłku 6,5­‑krotnie (tab. 1). W badanym trzynastoleciu zaobserwowano istotny statystycznie trend przyspieszenia początku sezonu pyłkowego Betula o 12 dni (ryc. 2). Dynamika sezonów pyłkowych charakteryzuje się skróconą fazą 2 (ryc. 6), co wskazuje wyraźnie na intensywniejsze pylenie brzozy w pierwszej połowie sezonu. Trawy W drugiej połowie maja pojawia się w powietrzu Szczecina pyłek traw. Oprócz silnego działania uczulającego, pyłek Poaceae charakteryzuje się bardzo długim występowaniem w powietrzu (ryc. 1), co jest wynikiem wielogatunkowego (ok. 200 Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 109 gatunków w Polsce) składu tej rodziny. Maksymalnie sezon pyłkowy traw w badanym okresie trwał 4,5 miesiąca (tab. 1). Różnica w terminie rozpoczęcia sezonu pyłkowego traw w ciągu 13 lat wyniosła jedynie 25 dni (współczynnik zmienności 5,7%). Natomiast bardzo dużą zmiennością cechują się wartości maksimów sezonowych (różnica 8­‑krotna). Początek sezonu pyłkowego Poaceae w analizowanym okresie uległ przyspieszeniu o 1 tydzień (trend istotny statystycznie) (ryc. 3). Analiza dynamiki sezonów pyłkowych wykazała wyraźne skrócenie faz początkowych (fazy 1 i 2), co oznacza, że większość pyłku traw wprowadzana jest do atmosfery w pierwszej połowie sezonu, czyli do końca czerwca (ryc. 7). Bylica Różnica w rozpoczęciu sezonu pyłkowego Artemisia w skrajnych latach wyniosła 6 tygodni, najwcześniej początek sezonu zarejestrowano w Szczecinie 3 czerwca, a najpóźniej 19 lipca. Najdłuższy sezon trwał 91 dni, a najkrótszy 42 dni. Podobne, bardzo duże zróżnicowanie wykazują wartości maksymalnych stężeń pyłku bylicy – różnice 10­‑krotne ze współczynnikiem zmienności ponad 60% oraz roczna suma pyłku o współczynniku zmienności 40,6% i 5­‑krotnych różnicach wartości w skrajnych sezonach (tab. 1). Graficzny obraz sezonu pyłkowego Artemisia przedstawiony w kalendarzu pyłkowym (ryc. 1) jest zwarty, lewoskośny, a najwyższe zagrożenie alergenami tego taksonu dla osób uczulonych występuje w lipcu i sierpniu. Początek sezonu pyłkowego bylicy w analizowanym okresie uległ przyspieszeniu o 8 dni (trend istotny statystycznie) (ryc. 3). Analiza dynamiki sezonów pyłkowych wykazała wyraźne skrócenie fazy 4, co oznacza, że większość pyłku bylicy wprowadzana jest do atmosfery, przeciwnie niż u traw, w drugiej połowie sezonu, tj. od początku sierpnia (ryc. 8). Ambrozja W ciągu trzynastu lat w Szczecinie notowano bardzo krótkie (5­‑dniowe) sezony pyłkowe ambrozji, jednak sporadycznie występowały również sezony trwające ponad miesiąc, zróżnicowanie to obrazuje współczynnik zmienności wynoszący prawie 56% (tab. 1). Sezon pyłkowy Ambrosia w badanym wieloleciu rozpoczął się pomiędzy 10 sierpnia a 5 września, natomiast kończył nawet 22 września (ryc. 1). Bardzo wysoka zmienność w przypadku tego taksonu, oprócz długości sezonu, 110 Małgorzata Puc cechuje przede wszystkim wartość maksimów sezonowych i roczną sumę pyłku, gdzie współczynnik zmienności, rekordowo wysoki, wynosi odpowiednio 104% i 112% (tab. 1). W badanym trzynastoleciu zaobserwowano istotny statystycznie trend opóźnienia początku sezonu pyłkowego ambrozji o 14 dni (ryc. 3). Trzyletnia analiza dynamiki sezonu pyłkowego wykazała natomiast pokrywanie się fazy 3 (data wystąpienia 50% rocznej sumy pyłku) z datą maksimum sezonowego (ryc. 9). Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych roślin alergennych w Szczecinie. Corylus Betula Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Alnus Początek sezonu (98%) Takson Parametry Dane z lat 2001–2013 x– 10 II 17 V 64,5 536,8 12 III 3454,5 Min. 13 I 20 III 36 136 12 II 1974 Max. 22 III 9 VI 84 1043 13 IV 5683 SD 17,64 6,62 15,24 288,62 19,70 1251,46 V (%) 42,56 4,83 23,65 53,76 27,68 36,23 Skośność x– 0,70 –0,67 –0,29 0,09 –0,41 0,52 24 I 27 III 65,1 77,3 6 III 451,1 Min. 4I 25 III 40 7 7 II 103 Max. 24 II 19 IV 91 205 18 III 971 SD 15,09 13,97 15,18 59,57 14,21 252,34 V (%) 59,11 15,60 23,32 77,07 21,91 55,94 Skośność x– 0,74 –1,14 –0,12 1,25 –0,29 0,57 9 IV 10 V 31,9 1918,7 18 IV 9148,2 Min. 9 III 5 IV 19 445 19 III 3072 Max. 24 IV 24 V 44 5736 30 IV 20046 SD 11,54 12,70 8,42 14,86,07 10,68 4522,76 V (%) 11,62 9,78 26,37 77,44 9,86 49,43 Skośność –1,58 –1,86 –0,20 1,75 –2,04 1,17 Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 111 Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Ambrosia Długość sezonu (dni) Artemisia Koniec sezonu (98%) Poaceae x– 15 V 11 IX 119,6 293,0 17 VI 4621,9 Min. 29 IV 6 VIII 100 115 12 V 3130 Max. 24 V 2X 138 809 12 VII 6156 SD 7,72 12,81 11,52 192,90 16,06 1040,47 V (%) 5,71 5,05 9,62 65,83 9,54 22,51 Skośność x– –0,94 –1,53 0,09 1,83 –0,57 0,04 28 VI 7 IX 73,1 104,6 3 VIII 951,6 Min. 3 VI 28 VIII 42 25 10 VII 383 Max. 19 VII 24 IX 91 211 19 VIII 1801 SD 14,17 9,96 13,99 63,26 9,57 462,49 V (%) 7,92 3,98 19,45 60,47 4,44 48,60 Skośność x– –0,14 0,45 –1,08 0,41 –1,13 0,64 24 VIII 14 IX 21,3 23,6 3 IX 79,1 Min. 10 VIII 6 IX 7 5 22 VIII 16 Max. 5 IX 22 IX 43 98 12 IX 344 SD 7,50 5,97 11,96 24,65 5,43 88,71 V (%) 3,18 2,31 55,90 104,08 2,20 112,08 Skośność –0,26 –0,40 0,48 2,59 –0,82 2,53 Parametry Takson Początek sezonu (98%) Dane z lat 2001–2013 Rycina 1. Kalendarz pyłkowy dla Szczecina z lat 2001–2013 112 Małgorzata Puc Rycina 2. Trend początku sezonu pyłkowego olszy, leszczyny i brzozy w Szczecinie w latach 2001–2013 Rycina 3. Trend początku sezonu pyłkowego traw, bylicy i ambrozji w Szczecinie w latach 2001–2013 Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 113 Objaśnienia do rycin 4–9 Fazy sezonów: 1 – pierwsze ziarna pyłku w powietrzu, 2 – początek sezonu dla 1% sumy rocznej pyłku, 3 – 50% (linia pionowa), 4 – koniec sezonu dla 99% sumy rocznej pyłku, 5 – ostatnie ziarna pyłku w powietrzu, – data maksymalnego stężenia pyłku. Rycina 4. Dynamika sezonów pyłkowych olszy w Szczecinie 2011–2013 Rycina 5. Dynamika sezonów pyłkowych leszczyny w Szczecinie 2011–2013 Rycina 6. Dynamika sezonów pyłkowych brzozy w Szczecinie 2011–2013. 114 Małgorzata Puc Rycina 7. Dynamika sezonów pyłkowych traw w Szczecinie 2011–2013 Rycina 8. Dynamika sezonów pyłkowych bylicy w Szczecinie 2011–2013 Rycina 9. Dynamika sezonów pyłkowych ambrozji w Szczecinie 2011–2013 Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 115 Dyskusja W zależności od warunków klimatycznych danego roku kalendarzowego, okresy pojawiania się w atmosferze pyłku poszczególnych roślin mogą różnić się między sobą nawet o 5 tygodni (Gniazdowski i Klimas 1976). Jest to związane z termicznym przedwiośniem występującym na obszarze Polski na przełomie zimy i wiosny. Przedwiośnie to okres, w którym średnia dobowa temperatura powietrza jest wyższa od 0°C, ale nie przekracza 5°C. Pojawia się ono najwcześniej w południowo­ ‑zachodniej i zachodniej części kraju (Szczecin), a jego początek notowany jest przed 25 lutego (Woś 1999). Precyzja, z jaką w kalendarzach pyłkowych wyznaczany jest okres największego narażenia na alergeny, ma duże znaczenie w profilaktyce alergii pyłkowej (Voltolini i wsp. 2000). Analizując dynamikę sezonową w kalendarzach pylenia (Szczepanek 1994), wyróżniono dwie grupy taksonów charakteryzujące się odmiennym przebiegiem sezonów pyłkowych. Pierwsza grupa obejmuje taksony o zwartych sezonach pyłkowych, a do drugiej grupy zaliczane są taksony o wieloszczytowym i długotrwałym sezonie pyłkowym. Potwierdza to również kalendarz pyłkowy skonstruowany dla Szczecina. Różna długość sezonów pyłkowych zilustrowana w kalendarzach jest najprawdopodobniej spowodowana zmiennymi warunkami biogeograficznymi i pogodowymi obserwowanymi w czasie trwania sezonów pyłkowych. Dzięki wieloletnim badaniom aeropalinologicznym, prowadzonym na całym świecie, próbuje się ustalić tendencje zmian koncentracji pyłku w skali makroregionalnej. Jäger i wsp. (1991), analizując wyniki z wielu sezonów, zaobserwowali w Brukseli i Lejdzie słabe trendy wzrostu koncentracji Betula i Quercus. Trendy wzrostu sum rocznych pyłku w przypadku brzozy zanotowano również we Francji (Ruffaldi i Greffier 1991) i w Londynie (Emberlin i wsp. 1997). Wśród roślin zielnych trend wzrostu zanotowano u Artemisia i Poaceae w Genui (Voltolini i wsp. 2000), w Sztokholmie (El­‑Ghazaly i wsp. 1993), natomiast w Brukseli zarejestrowano trend spadku koncentracji Poaceae (Detandt i Nolard 2000). Trendy wzrostu u Ambrosia zaobserwowano m.in. w Wiedniu (Jäger 1989), w Bolonii (Mandrioli i wsp. 1998), w Pradze (Rybníček i wsp. 2000). W Szczecinie zanotowano natomiast istotne statystycznie trendy przyspieszenia początku sezonu pyłkowego u brzozy, traw i bylicy oraz opóźnienia daty startu sezonu pyłkowego leszczyny i ambrozji. Badanie zmienności występowania kolejnych etapów sezonów pyłkowych, a zwłaszcza początku, jest jednym z elementów koniecznych do ustalenia progów wrażliwości pacjentów na alergeny pyłkowe (Gniazdowski i Klimas 1976). Sezony pyłkowe roślin są uważane za wskaźniki zmienności fenologii, ekologii roślin 116 Małgorzata Puc oraz zmian klimatu (Emberlin i wsp. 1997). Wielu autorów wskazuje, że istotny wpływ na początek sezonu pyłkowego olszy, leszczyny i brzozy wywiera temperatura w okresie poprzedzającym pylenie (Frenguelli i wsp. 1992, Emberlin i wsp. 1997, Hjelmroos 1992, D’Amato i Spieksma 2004, Emberlin i wsp. 2007, Puc i Kasprzyk 2013). W Polsce daty termicznego przedwiośnia przesuwają się z zachodu na wschód (Woś 1999). Z tego względu analiza dynamiki kolejnych faz sezonów pozwala ocenić zagrożenie alergenami w trakcie sezonów oraz powtarzalny w kolejnych latach schemat opóźnienia początku sezonu, przebiegający z zachodu na wschód, zgodnie z gradientem temperatur powietrza na przełomie zimy i wiosny. Bardzo wysoka zmienność dynamiki sezonów pyłkowych dotyczy również roślin zielnych. Badania prowadzone w różnych krajach europejskich wykazują, że zakres zróżnicowania dat początku sezonów pyłkowych traw, bylicy i ambrozji w kolejnych latach może wynosić nawet kilka tygodni (Jäger 1991, Emberlin i wsp. 1994, Puc 2006, Weryszko­‑Chmielewska 2006). Pyłek traw występuje obficie w aeroplanktonie większości regionów Polski od połowy maja do końca września, co zanotowano również w Szczecinie. Tak długi okres pylenia związany jest z występowaniem bardzo dużej liczby gatunków reprezentujących tę rodzinę. Podobne dane, wskazujące na zmienność głównych cech sezonu, uzyskano w badaniach wieloletnich, w kalendarzach pyłkowych wielu miast Polski. Najwyższe stężenia notowano głównie w czerwcu, znacznie rzadziej w pierwszej połowie lipca (Weryszko­‑Chmielewska 2006). Natomiast w Hiszpanii sporomorfy traw rejestrowane są przez cały rok (Roses­‑Codinachs i wsp. 1992). Sezony pyłkowe ambrozji w wielu miastach Polski, również w Szczecinie, charakteryzują sie niskimi sumami rocznymi, a także często brakiem ciągłości krzywej sezonowej. Może to wskazywać, że znaczne ilości pyłku tego taksonu pochodzą prawdopodobnie z dalekiego transportu. Podobną prawidłowość zaobserwowano analizując stężenie pyłku Ambrosia w Szwecji (Dahl i wsp. 1999), w Hiszpanii (Belmonte i wsp. 2000), na Litwie i w Estonii (Saar i wsp. 2000). Yankova i wsp. (1996) wykazali, że ziarna pochodzące z bardzo odległych źródeł emisji mogą wpływać na wydłużenie sezonu pyłkowego ambrozji. Badania trajektorii wstecznych mas powierza potwierdziły, że pyłek ambrozji rejestrowany w Lublinie (Piotrowska­ ‑Weryszko 2012) może pochodzić z Węgier lub Słowacji, a rejestrowane w Szczecinie – z Danii (Smith i wsp. 2008). Pyłek ambrozji rejestrowany w aeroplanktonie Szczecina poza okresem kwitnienia najprawdopodobniej pochodzi z dalekiego transportu. Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 117 Wnioski Istotny statystycznie trend dotyczący przyspieszenia początku sezonu pyłkowego w ciągu trzynastu lat zanotowano u brzozy – o 12 dni, traw – o 7 dni, bylicy – o 8 dni; opóźnienie sezonu pyłkowego zanotowano natomiast u leszczyny – o 5 dni. Zjawisko to jest związane prawdopodobnie z wpływem zmian klimatycznych na rośliny. Opóźnienie początku sezonu pyłkowego wywiera również wpływ na czas trwania sezonu pyłkowego. Okresy pojawiania się pyłku w powietrzu różnią się znacznie w wieloleciu, w tym samym punkcie pomiarowym; największe różnice, nawet o 9 tygodni, zanotowano u olszy. Wśród cech sezonu pyłkowego, największą zmienność wykazują: daty początku sezonu pyłkowego u drzew oraz wartości maksimów sezonowych i rocznych sum pyłku zarówno u drzew jak i u roślin zielnych. Spis literatury Andersson K., Linholm J., 2003. Characteristic and immunobiology of grass pollen allergens. International Archives of Allergy and Immunology, 130(2): 87–107. Belmonte J., Vendrell M., Roure J. M., Vidal J., Botey J., Cadahía Á., 2000. Levels of Ambro‑ sia pollen in the atmospheric spectra of Catalan aerobiological stations. Aerobiologia, 16(1): 93–99. Comtois P., 1998. Statistical analysis of aerobiological data. [W:] Methods in Aerobiology, Mandrioli P., Comtois P., Levizzani V. (Red.). Bologna: Pitagora Editrice Bologna: 217–259. Dahl Å., Strandhede S.­‑O., Wihl J.­‑Å., 1999. Ragweed – An allergy risk in Sweden? Aerobiologia, 15(4): 293–297. D’Amato G., Spieksma F. Th. M., 2004. Allergenic pollen in Europe. Grana, 30: 60–70. Detandt M., Nolard N., 2000. The fluctuations of the allergenic pollen content of the air in Brussels (1982 to 1997). Aerobiologia, 16(1): 55–61. Docampo S., Recio M., Trigo M. M., Melgar M., Cabezudo B., 2007. Risk of pollen allergy in Nerja (southern Spain): a pollen calendar. Aerobiologia, 23(3): 189–199. Dyakowska J., 1959. Podręcznik palynologii. Metody i problemy. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne. El­‑Ghazaly G., El­‑Ghazaly P.­‑K., Larsson K.­‑A., Nilsson S., 1993. Comparison of airborne pollen grains in Huddinge and Stockholm, Sweden. Aerobiologia, 9(1): 53–67. Emberlin J. C., Jones S., Bailey J., Caulton E., Corden J., Dubbels S., Evans J., McDonagh N., Millington W., Mullins J., Russel R., Spencer T., 1994. Variation in the start of the grass pollen season at selected sites in the United Kingdom 1987–1992. Grana, 33(2): 94–99. 118 Małgorzata Puc Emberlin J. C., Mullins J., Corden J., Millington W., Brooke M., Savage M., Jones S., 1997. The trend to earlier Birch pollen seasons in the U.K.: A biotic response to changes in weather conditions? Grana, 36(1): 29–33. Emberlin J. C., Smith M., Close R., Adams­‑Groom B., 2007. Changes in the pollen seasons of the early flowering trees Alnus spp. and Corylus spp. in Worcester, United Kingdom, 1996–2005. International Journal of Biometeorology, 51(3): 181–191. Frenguelli G., Bricchi E., Romano B., Mincigrucci G., Ferranti F., Antognozzi E., 1992. The role of air temperature in determining dormancy release and flowering of Corylus avel‑ lana L. Aerobiologia, 8(3): 415–418. Gniazdowski R., Klimas F., 1976. Wykorzystanie obserwacji palynologicznych i fenologicznych w ustalaniu szczegółowej etiologii pyłkowicy. Otolaryngologia Polska, 30(1): 21–27. Hirst J. M., 1952. An automatic volumetric spore trap. Annals of Applied Biology, 39(2): 257–265. Hjelmroos M., 1992. Long­‑distance transport of Betula pollen grains and allergic symptoms. Aerobiologia, 8(2): 231–236. Jäger S., 1989. Trends in the frequency of different pollen types in Vienna from 1976 to 1989. Aerobiologia, 5(1): 9–16. Jäger S., 1991. Allergenic significance of Ambrosia (ragweed). [W:] Allergenic pollen and pollinosis in Europe, D’Amato G., Spieksma F. Th. M., Bonini S. (Red.). Oxford: Blackwell Scientific Publications: 125–127. Latałowa M., Miętus M., Uruska A., 2002. Seasonal variations in the atmospheric Betula pollen count in Gdańsk (southern Baltic coast) in relation to meteorological parameters. Aerobiologia, 18(1): 33–43. Malkiewicz M., Balwierz Z., Chłopek K., Myszkowska D., Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., Uruska A., Modrzyński M., Tarasewicz A., Lipiec A., 2005. Analiza stężenia pyłku ambrozji w wybranych miastach Polski w 2005 r. Alergoprofil, 1(2): 55–59. Mandrioli P., Cecco M., Andina G., 1998. Ragweed pollen: The aeroallergen is spreading in Italy. Aerobiologia, 14(1): 13–20. Mirek Z., Piękoś­‑Mirkowa H., Zając A., Zając M., 2002. Flowering plants and Pteridophytes of Poland. A checklist. Kraków: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences. Piotrowska­‑Weryszko K., 2012. Dynamika sezonów pyłkowych ambrozji w Lublinie i ryzyko występowania alergii pyłkowej. Alergoprofil, 8(4): 24–30. Puc M., 2006. Ragweed and mugwort pollen in Szczecin, Poland. Aerobiologia, 22(1): 67–78. Puc M., Kasprzyk I., 2013. The patterns of Corylus and Alnus pollen seasons and pollination periods in two Polish cities located in different climatic regions. Aerobiologia, 29(4): 495–511. Pyłek wybranych roślin alergennych w powietrzu Szczecina 119 Rapiejko P., Lipiec A., Wojdas A., Jurkiewicz D., 2004. Threshold pollen concentration necessary to evoke allergic symptoms. International Review of Allergology & Clinical Immunology in Family Medicine, 10(4): 91–93. Roses­‑Codinachs M., Suarez­‑Cervera M., Marquez J., Torres J., 1992. An aerobiological study of pollen grains and fungal spores of Barcelona (Spain). Aerobiologia, 8(2): 255–265. Ruffaldi P., Greffier F., 1991. Birch (Betula) pollen incidence in France (1987–1990). Grana, 30(1): 248–254. Rybníček O., Novotná B., Rybníčkowa E., Rybníček K., 2000. Ragweed in the Czech Republic. Aerobiologia, 16(2): 287–290. Saar M., Gudžinskas Z., Ploompuu T., Linno E., Minkienė Z., Motiekaitytė V., 2000. Ragweed plants and airborne pollen in the Baltic states. Aerobiologia, 16(1): 101–106. Seneta W., 1991. Drzewa i krzewy liściaste, T. 1, Abelia­‑Buxus. Warszawa: PWN. Smith M., Skjøth C. A., Myszkowska D., Uruska A., Puc M., Stach A., Balwierz Z., Chłopek K., Piotrowska K., Kasprzyk I., Brandt J., 2008. Long­‑range transport of Ambrosia pollen to Poland. Agricultural and Forest Meteorology, 148(10): 1402–1411. StatSoft, Inc., 2011. STATISTICA (data analysis software system), version 10. Szczepanek K., 1994. Pollen calendar for Cracow (southern Poland), 1982–1991. Aerobiologia, 10(1), 65–75. Voltolini S., Minale P., Troise C., Bignardi D., Modena P., Arobba D., Negrini A. C., 2000. Trend of herbaceous pollen diffusion and allergic sensitisation in Genoa, Italy. Aerobiologia, 16(2): 245–249. Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.), 2006. Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski. Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego. Woś A., 1999. Klimat Polski. Warszawa: PWN. Yankova R., Baltadjieva D., Peneva R., Zlatev V., 1996. Pollen grains of Ambrosia in the air of Sofia, Bulgaria. Aerobiologia, 12(1): 273–277. Zając A., Zając M. (Red.), 2001. Atlas rozmieszczenia roślin naczyniowych w Polsce. Kraków: Pracownia Chorologii Komputerowej Instytutu Botaniki UJ. The pollen of selected allergenic plant taxa in the air of Szczecin Abstract Pollen grains are one of the most important groups of atmospheric biological particles that originate allergic processes. Transport of plant pollen in our climatic zone (temperate climate) depends mostly on wind. In Poland up to 22% of flowering plants are wind­ ‑pollinated. 120 Małgorzata Puc The pollen calendar and characteristics of hazel, alder, birch, grass, mugwort and ragweed pollen seasons in Szczecin (Western Pomerania) in the period 2001–2013 are presented. Measurements were performed by the volumetric method (Lanzoni 2000 pollen sampler). The volumetric sampler was located at 21 m above ground level in the city centre (53º26’N, 14º32’E). The sampler drums were changed weekly and the tapes were cut into 48-mm segments representing the previous 7 days. In Szczecin slides were examined along 4 longitudinal transects divided into 2 mm intervals. Pollen grains were identified and counted using a light microscope at a magnification of ×400. Hourly concentrations were presented as the number of pollen grains per cubic meter per 1 h. The distributions of the data were not normal (Shapiro­‑Wilk test), the statistical error risk was estimated at the significance level α = 0.05 using Statistica ver. 10. The pollen season was defined as the period in which 98% of the annual total catch occurred. The linear trend for the beginning of the season over 13 years was also analysed. The consecutive phases of the pollen season were defined as follows: the first pollen grains in the air, 1%, 50%, 99% of the annual total pollen count, and the last pollen grains in the air. The analysis revealed that the seasonal peaks of the analyzed taxa were observed before or on the day on which 50% of the annual total pollen count was recorded. Over the 13-year study period, the onset of the pollen season was accelerated by 12 days for birch, 8 days for mugwort, and one week for grass, while the ragweed pollen season began 2 weeks later and the hazel pollen season 5 days later. The threat of pollen allergens of the taxa analyzed in this study was high during the pollen season (98% method). If there is a large variety of plants in a given community, flowering and pollen shed occur in different months and at different times of the day. The time of occurrence of these two phenomena is affected by factors such as: insolation, convection currents, wind and turbulence. That is why pollen seasons are characterized by such great variability. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa w latach 2001–2013 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska­‑Jeż Uniwersytet Rzeszowski, Wydział Biologiczno­‑Rolniczy, Katedra Biologii Środowiska Streszczenie Wieloletni monitoring aerobiologiczny pozwala na określenie typowego przebiegu występowania pyłku w powietrzu w danym regionie. Celem badań było opracowanie nowego kalendarza pyłkowego dla regionu Rzeszowa. W badaniach zastosowano metodę wolumetryczną. Sezony pyłkowe Alnus i Corylus były do siebie podobne pod względem wielu cech. Daty początku, końca, jak i terminy występowania najwyższych stężeń różniły się o kilka dni. Stwierdzono, że długość sezonu była negatywnie skorelowana z jego początkiem i intensywnością. Takich zależności nie stwierdzono w przypadku brzozy. Jej sezony były krótkie, a ich intensywność wysoka. Sezony pyłkowe Artemisia były zwarte z pojedynczym pikiem, choć w kilku ostatnich latach na początku września obserwowano drugi pik. Przebieg sezonów pyłkowych analizowanych taksonów nie różnił się znacząco w ciągu 13 lat. Nie stwierdzono istotnego wzrostu stężeń, wcześniejszego rozpoczynania się sezonów czy też ich wydłużania. Interesujące wyniki otrzymano w przypadku Ambrosia. W latach 2001–2006 sezony pyłkowe opóźniały się, a w latach 2008–2013 tendencja był odwrotna. Nowy kalendarz pyłkowy dla regionu Rzeszowa nie różni się znacząco od wcześniej opublikowanego i jest podobny w swoim przebiegu do innych opublikowanych dla różnych regionów Polski. Wstęp W środowisku przyrodniczym rytmika sezonowa występuje na różnych poziomach organizacji biosfery i we wszystkich układach ekologicznych. Do najczęstszych 122 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż i zarazem najlepiej poznanych zjawisk cyklicznych należą te powtarzające się w cyklu rocznym i dobowym. Taką cykliczność obserwuje się w przypadku występowania pyłku roślin w powietrzu (Chłopek i Dąbrowska 2006, González­‑Parrado i wsp. 2006, Piotrowska­‑Weryszko i wsp. 2013, Puc i Kasprzyk 2013, Ribeiro i Abreu 2014). Zaburzenia w przebiegu sezonu pyłkowego, zmienność dobowych i dziennych stężeń są najczęściej spowodowane niestabilnymi warunkami pogodowymi. Kolejne czynniki to: poziome i pionowe ruchy atmosfery, turbulencja termiczna, konwekcja i wiatr. Powietrze przemieszczające się w kierunku poziomym, może napotykać różne przeszkody i pyłek w nim zawieszony może w różnym nasileniu się na nich osadzać (Szczepanek 2003). Sezon pyłkowy i liczba ziaren pyłku w powietrzu może być zależna od przemieszczania się mas powietrza na bardzo dużą skalę, jak np. North Atlantic Oscillation (Smith i wsp. 2009). Mimo, iż występowanie pyłku roślin konkretnych taksonów w powietrzu charakteryzuje się dużą dynamiką, to w ujęciu całego spektrum sezonowość występowania pyłku roślin w powietrzu okazuje się w granicach pewnych zakłóceń układem stabilnym. W fenologii powtarzalności występowania pyłku roślin w powietrzu dowodzą liczne dane literaturowe (Caramiello i Siniscalco 1990, Rizzi­‑Longo i wsp. 2007, Tosunoglu i wsp. 2014). Skład jakościowy i ilościowy aeroplanktonu zależy od flory okolicy, struktury roślinności, warunków klimatyczno­‑topograficznych, przebiegu pogody (Ribeiro i Abreu 2014, Celenk i wsp. 2010, Kasprzyk i wsp. 2014). Z tych względów każdy region ma charakterystyczny dla siebie wzór występowania pyłku w powietrzu – kalendarz pyłkowy. Znajomość sezonowości występowania pyłku w powietrzu ma znaczenie poznawcze i praktyczne. Takie informacje mogą mieć zastosowania w badaniach z zakresu ekologii, biologii kwitnienia, botaniki, bioklimatologii. Stanowią pomoc w interpretacjach paleoekologicznych. W praktyce mogą być wykorzystywane w kryminalistyce, leśnictwie, rolnictwie. Najczęściej stosowane są w alergologii, gdzie są cennym narzędziem w profilaktyce alergii wziewnych, w ustaleniu ich etiologii i w dalszym leczeniu (Weryszko­ ‑Chmielewska 2007). Ze względu na dynamikę występowania pyłku w powietrzu kalendarze powinny być przygotowywane na podstawie jak największej liczby lat. W 2006 r. na podstawie 5­‑letniego okresu badań (2001–2005) przedstawiono pierwszy kalendarz pyłkowy dla miasta Rzeszowa (Kasprzyk 2006). W 2011 opublikowano kalendarz dla lat 1997–2005 (Kasprzyk 2011). Niniejsze opracowanie jest kontynuacją tych badań. Celem pracy było opracowanie nowego kalendarza pyłkowego oraz sprawdzenie czy wystąpiły istotne zmiany w przebiegu sezonów pyłkowych wybranych taksonów. Wielu autorów stwierdza, że w wyniku ciągłego wzrostu temperatury powietrza terminy sezonów pyłkowych i ich intensywność znacząco się Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 123 zmieniają. W pracy zweryfikujemy tę tezę dla wybranych taksonów roślin zielnych i drzew liściastych. Materiał i Metody Teren badań Badania aerobiologiczne prowadzono w Rzeszowie, w największym ośrodku miejskim Podkarpacia. Miasto położone jest w szerokiej dolinie Wisłoka na terasach nadrzecznych. W rejonie nie ma naturalnych wysokich barier topograficznych, a różnice wysokości w bliskiej okolicy miasta oscylują między 80 a 200 m n.p.m. Współczynnik urbanizacji miasta wynosi 0.54. Rzeszów jest miastem średniej wielkości z typową zabudową miejską. Na terenie miasta występują liczne tereny zielone, w tym ogródki działkowe oraz parki miejskie. Bliskie okolice Rzeszowa to mozaika lasów i pól uprawnych, w strukturze użytkowania ziemi większą powierzchnię zajmują użytki rolnicze. W powiecie rzeszowskim lasy i tereny rolnicze stanowią odpowiednio 21.6% i 59.3% całkowitej powierzchni (Ochrona Środowiska 2002). Monitoring aerobiologiczny Monitoring aerobiologiczny prowadzony był w latach 2001–2013 (dla Poaceae 2001–2012). W badaniach zastosowano metodę wolumetryczną stosując aparat typu Hirsta. Był on usytuowany w centrum miasta (50º01’45’’N, 22º00’57’’E) na wysokości 12 m od poziomu gruntu na dachu budynku F kompleksu zabudowań Uniwersytetu Rzeszowskiego. Wokół punktu pomiarowego brak jest wysokich zabudowań, które w istotny sposób wpłynęłyby na swobodny przepływ powietrza. Wewnątrz aparatu znajduje się bęben z taśmą pokrytą lepką substancją, na której przyklejają się ziarna pyłku zasysane wraz z powietrzem. Z taśmy przygotowuje się preparaty mikroskopowe utrwalone w glicerożelatynie podbarwionej fuksyną. Z każdego preparatu analizowano 12 pionowych pasów odpowiadających przedziałom dwugodzinnym. Przy identyfikacji i zliczaniu używano mikroskopu przy powiększeniu 400 razy, rzadziej 600 razy. Sumę ziaren pyłku mnożono przez współczynnik zależny od przeglądanej powierzchni preparatu, a wynik wyrażono jako średnie dzienne stężenie ziaren pyłku w 1 m3 powietrza (Frenguelli 2003). Jeśli z przyczyn technicznych aparat nie działał, luki w danych uzupełniono me- 124 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż todą interpolacji. Analizowano występowanie w powietrzu pyłku należącego do 6 taksonów: Alnus, Corylus, Betula, Poaeceae, Artemisia i Ambrosia. Analiza wyników Sezon pyłkowy wyznaczono metodą 98%. Początek sezonu pyłkowego to dzień, w którym kumulacyjna suma ziaren przekroczyła 1% z całkowitej rocznej sumy, a koniec sezonu to dzień, kiedy kumulacyjna suma osiągnęła wartość 99%. W 2004 r. ziarna pyłku Ambrosia stwierdzono w kwietniu, w okresie kiedy zarówno w Polsce jak i w Europie rośliny te nie pylą. W ciągu tego roku intensywność sezonu była niska i wyznaczone terminy sezonów zgodnie z przyjętą metodyką były nieprawdopodobne, fałszowały rzeczywisty przebieg tego zjawiska. Przy wyznaczaniu sezonu nie brano pod uwagę danych z kwietnia. Intensywność sezonów pyłkowych oceniano na podstawie rocznej sumy ziaren pyłku. Do wyznaczenia trendów zastosowano analizę regresji liniowej, a siłę dopasowania modelu liniowego do uzyskanych wyników wyrażono współczynnikiem determinacji (R2). W przypadku Ambrosia w 2007 pod koniec sezonu nastąpiła awaria aparatury, dlatego trendy analizowano osobno dla okresu 2001–2006 i 2008–2013. Na podstawie analizy korelacji Pearsona oceniano siłę i kierunek zależności pomiędzy cechami sezonów pyłkowych. Do przygotowania kalendarza użyto programu AEROPOLPAL. Wyniki W ciągu badanego roku sezon pyłkowy Corylus zawsze rozpoczynał się najwcześniej ze wszystkich analizowanych taksonów. Zróżnicowanie terminów początku sezonu było bardzo duże – od 19 stycznia w 2008 r. do 25 marca w 2013 (tab. 1). W latach 2002 i 2008 sezony rozpoczynały się jeszcze w styczniu, a w latach 2003– 2006 wyjątkowo późno – w drugiej połowie marca. Nie stwierdzono, aby w całym okresie badań sezony rozpoczynały się coraz wcześniej. Stwierdzono natomiast, że od 2007 r. sezony rozpoczynały się coraz później (R2 = 86.5%). Mniejszym zróżnicowaniem charakteryzowały się daty końca sezonu. Różnice pomiędzy najwcześniejszą a najpóźniejszą datą wyniosły 42 dni. Średnio sezon trwał 50 dni (tab. 1). W latach 2003–2006 pyłek leszczyny występował w powietrzu tylko przez miesiąc. W 2008 r. sezon był najdłuższy – rozpoczął się 19 stycznia a zakończył się 14 kwietnia. Stwierdzono istotną zależność pomiędzy terminem początku sezonu Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 125 a jego długością. Sezon był tym krótszy im później się rozpoczynał (r = –0.887). Najwyższe stężenia występowały z reguły w marcu (ryc. 1). Wyjątkiem były lata 2008 i 2013, kiedy najwyższe wartości notowano odpowiednio w lutym i w kwietniu. Intensywność sezonów była kolejną cechą o dużej zmienności. Stwierdzono ujemną zależność pomiędzy intensywnością sezonu pyłkowego a jego długością (r = –0.886). W latach, gdy sezon pyłkowy rozpoczynał się późno, na ogół roczna suma była wyższa (r = 0.458). Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych Corylus, Alnus i Betula w warunkach Rzeszowa w latach 2001–2013 Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2001–2013 x– 25.02 16.04 50.0 120 19.03 562 Min. 09.01 18.03 21 43 24.02 267 Max. 24.03 29.04 85 240 15.04 803 SD 23.0 11.5 20.5 59.3 13.0 175.0 V (%) x– 41.4 10.9 41.2 49.6 16.5 31.1 01.03 17.04 47.4 719 23.03 3208 Min. 22.01 21.03 18 63 27.02 496 Max. 27.03 15.05 97.0 2387 13.04 6200 SD 23.1 15.0 26.2 653.7 11.2 2080.2 V (%) x– 38.3 13.9 55.2 90.9 13.7 64.8 10.04 15.05 36.2 1228 20.04 7196 Min. 30.03 03.05 25 168 11.04 1183 Max. 20.04 03.06 51 2665 27.04 17210 SD 6.9 7.5 7.8 905.7 4.8 5265.6 V (%) 6.8 5.4 21.4 73.8 4.3 73.2 Takson Corylus Alnus Betula Jako drugi w powietrzu pojawiał się pyłek Alnus, średnio o 5 dni później niż pyłek Corylus. Sezony pyłkowe tych taksonów były podobne do siebie pod względem wielu cech. Najwcześniejsze i najpóźniejsze daty początku sezonu oraz najwcześniejsze daty końca sezonu różnią się tylko o kilka dni. Większe różnice 126 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż dotyczą najpóźniejszej daty końca sezonu. Dla olszy był to 16 maja w 2011 r., a więc o 16 dni później niż w przypadku leszczyny. Średnio maksymalne stężenie olszy występuje 3 dni po maksymalnym stężeniu leszczyny (tab. 1). W 2001, 2004, 2009, 2012 maksymalne stężenia notowano w tych samych dniach. Wartość maksymalnego stężenia oraz intensywność sezonu to cechy o wysokiej zmienności (tab. 1). W 2003, 2004, 2008, 2010 w ciągu roku notowano rekordowe stężenia, tj. ponad 5000, podczas gdy w 2009 r. zanotowano niecałe 500 ziaren. W latach 2004–2011 zaobserwowano pewną rytmikę jeśli chodzi o sumę zanotowanych ziaren. Po roku o dużej intensywności sezonu suma roczna była wielokrotnie niższa. Stwierdzono również ujemną zależność pomiędzy terminem początku sezonu a jego długością (r = –0.813) oraz długością sezonu i jego intensywnością (r = –0.746). Podobnie jak w przypadku leszczyny, maksymalne stężenie jak i suma roczna były wyższe w latach opóźnionego sezonu (r = 0.615, r = 0.489). W porównaniu do Corylus i Alnus terminy sezonów pyłkowych Betula, jak i termin maksymalnego stężenia charakteryzują się mniejszą zmiennością. Różnica pomiędzy najwcześniejszym (30 III 2002) a najpóźniejszym (20 IV 2003, 2006) terminem początku sezonu wyniosła 21 dni. W przypadku końca sezonu różnica wyniosła ponad miesiąc. W porównaniu do wszystkich analizowanych taksonów sezon pyłkowy był najkrótszy, choć różnica pomiędzy skrajnymi wartościami wyniosła 26 dni (tab. 1). Pojedyncze ziarna pyłku notowano jeszcze w okresie termicznej zimy, ale średnio ciągły okres występowania ziaren w powietrzu rozpoczyna się w marcu. Diagram przedstawiający sezonowe zmiany koncentracji jest lekko skośny w prawo (ryc. 1). Nie stwierdzono, aby w całym badanym okresie nastąpiły jakiekolwiek istotne statystycznie zmiany, ale w latach 2001–2008 zaobserwowano słabą tendencję do skracania sezonu. Najmniejszą zmiennością cechował się termin wystąpienia maksymalnego stężenia, ale podobnie jak w przypadku długości sezonu w okresie pierwszych siedmiu lat maksymalne stężenie notowano coraz wcześniej. Bardzo duża zmienność charakteryzowała wartości maksymalnego stężenia i roczną sumę (tab. 1). W latach o niskiej intensywności wartości maksymalne również były niskie (2002, 2009, 2011). Nie stwierdzono istotnych zależności pomiędzy długością sezonu, terminem początku sezonu a jego intensywnością. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 127 Tabela 2. Charakterystyka sezonów pyłkowych Poaceae, Artemisia i Ambrosia w warunkach Rzeszowa w latach 2001–2013 Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2001–2013 x– 14.05 15.08 93.8 339 21.06 5152 Min. 01.05 18.07 67 203 03.06 3927 Max. 03.06 11.09 128 682 07.07 6188 SD 8.8 14.2 16.1 135.5 12.7 678.5 V (%) x– 6.5 6.2 17.2 39.9 7.3 13.2 20.07 11.09 51.6 69 08.08 544 Min. 08.07 21.08 29 24 02.08 198 Max. 26.07 28.09 66 172 17.08 968 SD 4.8 9.9 9.8 41.0 4.0 272.3 V (%) x– 2.4 3.9 18.9 59.2 1.8 50.1 08.08 18.09 42.8 71 04.09 290 Min. 26.07 06.09 21 16 23.08 101 Max. 19.08 10.10 67 131 12.09 447 SD 8.2 12.9 15.2 30.5 6.7 120.7 V (%) 3.7 4.9 40.7 42.7 2.7 41.6 Takson Poaceae* Artemisia Ambrosia * Lata 2001–2012. Spośród wszystkich analizowanych taksonów pyłek traw występował w powietrzu najdłużej, tj. średnio ok. 3 miesięcy (ryc. 1). Długość okresu jest jednak cechą o względnie dużej zmienności – różnica pomiędzy najdłuższym (2002 r.) a najkrótszym sezonem (2008 r.) wynosi 61 dni (tab. 2). Diagram obrazujący przebieg sezonu jest skośny w prawo. Okres podszczytowy trwał z reguły długo (ryc. 1). W porównaniu do wszystkich taksonów zmienność sumy rocznej jest najniższa, natomiast wysokość maksymalnych stężeń cechowała duża zmienność (tab. 2). W latach 2001 i 2003 wartości te przekroczyły 500 ziaren w 1m3 powietrza, w pozostałych latach były zdecydowanie niższe. Najniższe maksymalne stężenie zanotowano w 2006 r., a najwyższe w 2001 r. W 2006 r. stwierdzono najmniej ziaren, 128 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż a w 2010 r. najwięcej, kiedy najwyższe dobowe stężenie wyniosło 342 zp/m3. Wykazano, że termin zakończenia sezonu jest pozytywnie skorelowany z jego długością (r = 0.838). Nie stwierdzono, aby w ciągu badanego okresu nastąpiły istotne trendy w terminach sezonów pyłkowych, długości czy intensywności. Sezon pyłkowy Artemisia trwał średnio półtora miesiąca, choć pojedyncze ziarna notowano już w styczniu (ryc. 1). Zróżnicowanie terminów było niewielkie w porównaniu z wcześniej omawianymi taksonami. Różnice pomiędzy najwcześniejszą a najpóźniejszą datą początku sezonu wyniosły ponad 2 tygodnie (tab. 2). Większe stwierdzono w przypadku daty końca sezonu. Współczynnik zmienności dla tej zmiennej wyniósł prawie 4%. Począwszy od 2006 r., sezon kończył się coraz później. Dla tego okresu wykazano istotnie statystyczny trend z R2 = 84.7%. Wyraźnie większym zróżnicowaniem charakteryzowała się długość sezonu pyłkowego. W ciągu 13 lat badań największe różnice dotyczyły 2006 r. (29 dni) i 2012 r. (66 dni; tab. 2). Sezony pyłkowe Artemisia były na ogół zwarte z jednym wyraźnym maksimum. Maksymalne stężenie notowano z reguły w połowie sezonu, tj. w pierwszej dekadzie sierpnia (ryc. 1). Data ta charakteryzuje się bardzo małą zmiennością – poniżej 2% (tab. 2). Średnio okres poszczytowy był o kilka dni dłuższy, ponieważ niekiedy w pierwszej dekadzie września stwierdzano ponowny, choć niewielki, wzrost stężeń (ryc. 1). Taka sytuacja wystąpiła w latach 2002, 2003, 2009–2013. Podobnie jak w przypadku wszystkich taksonów intensywność sezonów i maksymalne stężenie były cechami o najwyższych współczynnikach zmienności. W 2012 r. maksymalne stężenie było prawie 7­‑krotnie wyższe niż w 2011 r. Roczne sumy były niskie w porównaniu z wcześniej omawianymi taksonami. Średnio w ciągu roku notowano 544 ziarna. Najwięcej ziaren stwierdzono w 2003 r., w roku 2010 było ich ponad czterokrotnie mniej. Sezon pyłkowy Ambrosia trwał średnio prawie półtora miesiąca, jednak różnica pomiędzy najdłuższym a najkrótszym sezonem jest duża, tj. 46 dni. Średnio początek sezonu rozpoczynał się w pierwszej dekadzie sierpnia, ale pojedyncze ziarna notowano także przed jego rozpoczęciem – od lutego (tab. 2; ryc. 1). Najwcześniejsza data rozpoczęcia sezonu to 24 lipca 2011 r. W latach 2001–2006 sezon rozpoczynał się coraz później, a w 2008–2013 tendencja była odwrotna. Koniec sezonu pyłkowego charakteryzował się nieco większą zmiennością. Rozstęp pomiędzy najwcześniejszą a najpóźniejszą datą wyniósł 34 dni (tab. 2). W latach 2008–2013 sezony kończyły się coraz później. Ten trend był istotny statystycznie z R2 = 79.8%. Dla całego okresu badań długość sezonu była cechą o bardzo dużej zmienności (tab. 2). Stwierdzono, że gdy sezon wcześniej się rozpoczynał z reguły trwał dłużej. Różnica pomiędzy najkrótszym (2006 r.) a najdłuższym sezonem (2001 r.) wyniosła 46 dni. Od 2008 r. zanotowano tendencję wydłużania się sezonów R2 = 77.9%. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 129 Podobnie jak w przypadku Artemisia najmniejszą zmiennością cechował się termin wystąpienia najwyższego stężenia. Krzywa obrazująca przebieg sezonu była lekko lewoskośna – okres poszczytowy był nieco krótszy (ryc. 1). Intensywność sezonów była najmniejsza spośród analizowanych taksonów. Średnio w ciągu roku notowano 290 ziaren. Podobnie jak dla wartości maksymalnego stężenia współczynnik zmienności był bardzo wysoki, tj. ponad 40%. (tab. 2). Rycina 1. Kalendarz pyłkowy dla Rzeszowa dla wybranych taksonów (lata 2001–2013) Dyskusja Cykl życiowy wielu gatunków drzew leśnych w umiarkowanej strefie klimatycznej można podzielić na trzy części: okres aktywności, fazę jesiennego spoczynku głębokiego (rzeczywistego), spoczynek zimowy – wymuszony. Okres spoczynku wymuszonego trwa do dnia, kiedy suma kumulowanej temperatury powyżej charakterystycznej dla gatunku temperatury progowej (energii cieplnej) osiągnie pożądaną wartość (Kozlowski 1971). Olsze i leszczyny rozpoczynają pylenie na początku sezonu wegetacyjnego, kiedy wahania temperatury są duże i to wpływa na duże zróżnicowanie w terminach sezonów pyłkowych (Rodríguez­‑Rajo i wsp. 2006, González­‑Parrado i wsp. 2006, Emberlin i wsp. 2007, Grewling i wsp. 2014). W zależności od roku pierwsze ziarna pyłku olszy czy leszczyny mogą pojawiać się w styczniu albo dopiero w marcu (Chłopek i Dąbrowska 2006, Puc i Kasprzyk 2013). Myszkowska i wsp. (2010) wykazali, że początek sezonu pyłkowego olszy 130 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż i leszczyny opóźnia się w kierunku wschodnim zgodnie z przebiegiem izoterm stycznia i lutego. Wielu autorów wskazuje, że temperatura jest najsilniejszym parametrem wpływającym na rozpoczynanie sezonu pyłkowego (Emberlin i wsp. 2007, Myszkowska 2013, Grewling i wsp. 2014). W ostatnich latach zauważalny jest wzrost temperatury powietrza. Uważa się, że ma to wpływ na coraz wcześniejsze rozpoczynanie wiosennych fenofaz drzew liściastych, sezonów pyłkowych, w tym także Alnus i Corylus (Dahl i wsp. 2013, Kolářová i wsp. 2014). W Rzeszowie takich tendencji nie stwierdzono. Analiza kilku kalendarzy pyłkowych dla Polski wykazała, że na terenie kraju występuje synchronizacja w terminach rozpoczynania się sezonów pyłkowych olszy i leszczyny. W latach 2001–2005 w Rzeszowie, Poznaniu i Sosnowcu różnice początku sezonu olszy i leszczyny wyniosły maksymalnie 3 dni. W Rzeszowie taka tendencja utrzymała się w kolejnych latach. W podobnych terminach notowano również maksymalne stężenia ziaren pyłku tych taksonów (Chłopek i Dąbrowska 2006, Kasprzyk 2006, Stach 2006). Sezon pyłkowy brzozy charakteryzuje się mniejszą zmiennością w porównaniu do wcześniej omawianych taksonów (Chłopek i Dąbrowska 2006, Stach 2006, Myszkowska i wsp. 2010). Jest wyraźnie krótszy. Dane literaturowe (Myszkowska i wsp. 2010, Grewling i wsp. 2012a) jak i wieloletnie obserwacje własne wskazują, że pełnia pylenia brzozy brodawkowatej trwa zaledwie kilka dni. Jednoczesne pylenie większości roślin zwiększa szanse na skuteczne zapylenie. Taka strategia występuje u tych gatunków, które narażone są na niekorzystne zmiany warunków środowiskowych w krótkim czasie ,jak np. spadki temperatury wiosną lub przymrozki późnym latem (Dahl i wsp. 2013). Podobnie jak w Poznaniu (Grewling i wsp. 2012a), w Rzeszowie większość stwierdzonych ziaren pyłku brzozy występuje w pierwszym tygodniu sezonu. Później stężenia są niższe, pojedyncze ziarna pyłku mogą być notowane nawet kilka tygodni później. Latałowa i wsp. (2002) podają, że w Gdańsku w latach o dużej intensywności sezonu jego długość skracała się. Drzewa z rzędu Fagales charakteryzuje pewien cykl produkcji pyłku. Dla leszczyny, brzozy i olszy jest to cykl dwuletni, choć występują lata asynchroniczne (Spieksma i wsp. 2003, Emberlin i wsp. 2007, Ranta i wsp. 2008, Kasprzyk i wsp. 2014). Wcześniejsze badania prowadzone w Rzeszowie czy Krakowie nie wykazały, aby taka cykliczność występowała. Obecnie, mając do dyspozycji dłuższą serię lat, można postawić tezę, że w rejonie Rzeszowa tylko w przypadku brzozy taki rytm się zaznacza. O takiej cykliczności dla terenu Polski donoszą też Latałowa i wsp. (2002) i Grewling i wsp. (2012a). Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 131 Sezony pyłkowe traw w wielu miastach Europy są bardzo długie, rozproszone, charakteryzują się dużą zmiennością jeśli chodzi o liczbę pików, jak również terminy ich występowania (Smith i Emberlin 2005, Malkiewicz i Klaczak 2011, Myszkowska 2014). W Polsce sezon pyłkowy traw rozpoczyna się w podobnych terminach. Większe różnice dotyczą terminów końca sezonu. Na zachodzie i południowym zachodzie Polski sezon kończy się dużo później – we Wrocławiu o 12 dni, a w Poznaniu niemal o miesiąc. W tych rejonach intensywność sezonów jak i maksymalne stężenia są niższe niż w Rzeszowie. We Wrocławiu w ciągu roku jest prawie dwukrotnie mniej ziaren niż w Rzeszowie (Malkiewicz i Klaczak 2011, Bogawski i wsp. 2014). W Poznaniu i Krakowie, w przeciwieństwie do Rzeszowa, zaobserwowano tendencję do przyspieszania sezonu (Bogawski i wsp. 2014, Myszkowska 2014). W centralnej Europie pyłek bylicy występuje w powietrzu od połowy lipca do września. Początek sezonu jest dodatnio skorelowany z temperaturą czerwca i lipca (Grewling i wsp. 2012b). W Polsce sezony pyłkowe bylicy rozpoczynają się i kończą w podobnym czasie. Szczególnie małe różnice stwierdzono dla Rzeszowa i Poznania. W Rzeszowie średnio sezon pyłkowy rozpoczyna się tylko o 4 dni wcześniej, a koniec przypada na ten sam dzień. Maksymalne stężenie występuje z dwudniowym opóźnieniem (Bogawski i wsp. 2014). Wyraźne różnice dotyczą stężeń. W Poznaniu, podobnie jak w Sosnowcu, w powietrzu jest więcej ziaren pyłku bylicy (Chłopek i Dąbrowska 2006). Bogawski i wsp. (2014) podają także, że w Poznaniu w ciągu ostatnich lat sezon pyłkowy rozpoczyna się coraz wcześniej, a kończy coraz później, natomiast w Rzeszowie stwierdzono, że w ostatnich 8 latach sezon kończy się coraz później. Zaobserwowano także, że coraz częściej we wrześniu, po okresie wyraźnego spadku stężeń, następuje chwilowy, niewielki wzrost stężeń. Dominującym gatunkiem we florze miasta jest A. vulgaris. A. bien‑ nis, podobnie jak A. annua, występuje tylko lokalnie, ale kwitnie wyraźnie później, we wrześniu, październiku. Trudno stwierdzić, czy ten wzrost stężeń jest wynikiem pylenia tych gatunków. Jato i wsp. (2007) podkreślają jednak, że nawet niewielkie lokalne populacje mogą wpłynąć znacząco na charakter sezonu i roczną sumę pyłku. Grewling i wsp. (2012b) podają, że tzw. „drugi pik” występuje w sierpniu lub we wrześniu w innych miastach centralnej Europy. Wartości tych stężeń są na tyle wysokie, iż stanowią zagrożenie dla osób uczulonych. W powietrzu Rzeszowa, tak jak w innych regionach Polski, pyłek ambrozji obecny jest na przełomie sierpnia i września, a więc później niż na wschodzie czy południu Europy (Myszkowska 2006, Makra i wsp. 2004, Piotrowska­‑Weryszko i wsp. 2013). Sezony są nieregularne, każdego roku mają inny przebieg (Stach 2006, Piotrowska­‑Weryszko i wsp. 2013, Borycka i Kasprzyk 2014). Brak jednego 132 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż zwartego sezonu pyłkowego pozwala przypuszczać, że pyłek pochodzi z odległych populacji. Szczegółowe analizy ruchów mas powietrza wskazują, że największe źródła pyłku położone są na południe i południowy­‑wschód od Rzeszowa. Pyłek z tych terenów prawdopodobnie jest transportowany także na inne regiony Polski (Kasprzyk i wsp. 2011, Borycka i Kasprzyk 2014). Spis literatury Bogawski P., Grewling Ł., Nowak M., Smith M., Jackowiak B., 2014. Trends in atmospheric concentrations of weed pollen in the context of recent climate warming in Poznań (Western Poland). International Journal of Biometeorology, 58(8): 1759–1768. Borycka K., Kasprzyk I., 2014. Przebieg sezonu pyłkowego Ambrosia w Rzeszowie w 2013 roku na tle danych wieloletnich. Alergologia i Immunologia. [w druku] Caramiello R., Siniscalco C., 1990. Pollen calendar in Northern Italy and its relationship to climate. Aerobiologia, 6(2): 116–121. Celenk S., Bicakci A., Tamay Z., Guler N., Altunoglu M. K., Canitez Y., Malyer H., Sapan N., Ones U., 2010. Airborne pollen in European and Asian parts of Istanbul. Environmental Monitoring and Assessment, 164(1–4): 391–402. Chłopek K., Dąbrowska K., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­ ‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 59–69. Dahl Å., Galán C., Hajkova L., Pauling A., Sikoparija B., Smith M., Vokou D., 2013. The onset, course and intensity of the pollen season. [W:] Allergenic pollen. A review of the production, release, distribution and health impacts, Sofiev M., Bergmann K.­‑C. (Red.). Spronger Dortrecht, Heildeberg, New York London: Springer: 29–70. Emberlin J., Smith M., Close R., Adams­‑Groom B., 2007. Changes in the pollen seasons of the early flowering trees Alnus spp. and Corylus spp. in Worcester, United Kingdom, 1996–2005. International Journal of Biometeorology, 51(3): 181–191. Frenguelli G., 2003. Basic microscopy, calculating the field of view, scanning of slides, sources of error. Postępy Dermatologii i Alergologii, 20(4): 227–229. González­‑Parrado Z., Fuertes­‑Rodríguez C. R., Vega­‑Maray A. M., Valencia­‑Barrera R. M., Rodríguez­‑Rajo F. J., Fernández­‑González D., 2006. Chilling and heat requirements for the prediction of the beginning of the pollen season of Alnus glutinosa (L.) Gaertner in Ponferrada (León, Spain). Aerobiologia, 22(1): 47–53. Grewling Ł., Jackowiak B., Nowak M., Uruska A., Smith M., 2012a. Variations and trends of birch pollen seasons during 15 years (1996–2010) in relation to weather conditions in Poznań (western Poland). Grana, 51(4): 280–292. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 133 Grewling Ł., Jenerowicz D., Nowak M., Polańska A., Jackowiak B., Czarnecka­‑Operacz M., Smith M., 2014. Clinical relevance of Corylus pollen in Poznań, western Poland. Annal of Agricultural and Environmental Medicine, 21(1): 64–69. Grewling Ł., Šikoparija B., Skjøth C. A., Radišić R., Apatini D., Magyar D., Páldy A., Yankova R., Sommer J., Kasprzyk I., Myszkowska D., Uruska A., Zimny M., Puc M., Jäger S., Smith M., 2012b. Variation in Artemisia pollen seasons in Central and Eastern Europe. Agricultural and Forest Meteorology, 160: 48–59. Jato V., Rodríguez­‑Rajo F. J., Aira M. J., 2007. Use of Quercus ilex subsp. ballota phenological and pollen production data for interpreting Quercus pollen curves. Aerobiologia, 22: 91–105. Kasprzyk I., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 93–103. Kasprzyk I., 2011. Time­‑series analysis of pollen seasons in Rzeszów (SE Poland) in 1997–2005 with reference to phenology. Rzeszów: Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego. Kasprzyk I., Myszkowska D., Grewling Ł., Stach A., Šikoparija B., Skjøth C. A., Smith M., 2011. The occurrence of Ambrosia pollen in Rzeszów, Kraków and Poznań, Poland: Investigation of trends and possible transport of Ambrosia pollen from Ukraine. International Journal of Biometeorology, 55(4): 633–644. Kasprzyk I., Ortyl B., Dulska­‑Jeż A., 2014. Relationships among weather parameters, airborne pollen and seed crops of Fagus and Quercus in Poland. Agricultural and Forest Meteorology, 197: 111–122. Kolářová E., Nekovář J., Adamík P., 2014. Long­‑term temporal changes in central European tree phenology (1946−2010) confirm the recent extension of growing seasons. International Journal of Biometeorology, 58(8): 1739–1748. Kozlowski T. T. (Red.), 1971. Growth and development of trees. Vol. 1., Seed germination, ontogeny, and shoot growth. New York, London: Academic Press. Latałowa M., Miętus M., Uruska A., 2002. Seasonal variations in the atmospheric Betula pollen count in Gdańsk (southern Baltic coast) in relation to meteorological parameters. Aerobiologia, 18(1): 33–42. Makra L., Juhász M., Borsos E., Béczi R., 2004. Meteorological variables connected with airborne ragweed pollen in Southern Hungary. International Journal of Biometeorology, 49(1): 37–47. Malkiewicz M., Klaczak K., 2011. Analysis o the grass (Poaceae L.) pollen seasons in Wrocław, 2003–2010. Acta Agrobotanica, 64 (4): 59–66. Myszkowska D., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Krakowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 21–30. 134 Idalia Kasprzyk, Katarzyna Borycka, Agata Dulska-Jeż Myszkowska D., 2013. Prediction of the birch pollen season characteristics in Cracow, Poland using an 18-year data series. Aerobiologia, 29(1): 31–44. Myszkowska D., 2014. Poaceae pollen in the air depending on the thermal conditions. International Journal of Biometeorology, 58(5): 975–986. Myszkowska D., Jenner B., Puc M., Stach A., Nowak M., Malkiewicz M., Chłopek K., Uruska A., Rapiejko P., Majkowska­‑Wojciechowska B., Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., Kasprzyk I., 2010. Spatial variations in the dynamics of the Alnus and Corylus pollen seasons in Poland. Aerobiologia, 26(3): 209–221. Ochrona Środowiska, 2002. Warszawa: GUS. Piotrowska­‑Weryszko K., Weryszko­‑Chmielewska E., Voloshchuk K., Sulborska A., Kalinovych N., Vorobets N., 2013. Ragweed (Ambrosia L.) pollen in aeroplankton of Lublin (Poland) and Lviv (Ukraine). Acta Agrobotanica, 66(3): 3–10. Puc M., Kasprzyk I., 2013. The patterns of Corylus and Alnus pollen seasons and pollination periods in two Polish cities located in different climatic regions. Aerobiologia, 29(4): 495–511. Ranta H., Hokkanen T., Linkosalo T., Laukkanen L., Bondestam K., Oksanen A., 2008. Male flowering of birch: Spatial synchronization, year­‑to­‑year variation and relation of catkin numbers and airborne pollen counts. Forest Ecology and Management, 255(3– 4): 643–650. Ribeiro H., Abreu I., 2014. A 10-year survey of allergenic airborne pollen in the city of Porto (Portugal). Aerobiologia, 30(3): 333–344. Rizzi­‑Longo L., Pizzulin­‑Sauli M., Stravisi F., Ganis P., 2007. Airborne pollen calendar for Trieste (Italy), 1990–2004. Grana, 46(2): 98–109. Rodríguez­‑Rajo F. J., Valencia­‑Barrera R. M., Vega­‑Maray A. M., Suárez F. J., Fernández­ ‑González D., Jato V., 2006. Prediction of airborne Alnus pollen concentration by using ARIMA models. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 13(1): 25–32. Smith M., Emberlin J., 2005. Constructing a 7-day ahead forecast model for grass pollen at north London, United Kingdom. Clinical & Experimental Allergy, 35(10): 1400–1406. Smith M., Emberlin J., Stach A., Rantio­‑Lechtimäki A., Caulton E., Thibaudon M., Sindt Ch., Jäger S., Gehrig R., Frenguelli G., Jato V., Rodríguez­‑Rajo F. J., Alcázar P., Galán C., 2009. Influence of the North Atlantic Oscillation on grass pollen counts in Europe. Aerobiologia, 25(4): 321–332. Spieksma F. Th. M., Corden J. M., Detandt M., Millington W. M., Nikkels H., Nolard N., Schoenmakers C. H. H., Wachter R., Weger de L. A., Willems R., Emberlin J., 2003. Quantitative trends in annual totals of five common airborne pollen types (Betula, Quercus, Poaceae, Urtica, and Artemisia), at five pollen­‑monitoring stations in western Europe. Aerobiologia, 19(3–4): 171–184. Stach A., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Poznania, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 31–47. Dynamika sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w powietrzu... 135 Szczepanek K., 2003. Wytwarzanie i rozprzestrzenianie spor i ziarn pyłku. [W:] Palinologia, Dybova­‑Jachowicz S., Sadowska A. (Red.). Kraków: Instytut Botaniki im. W. Szafera PAN. Tosunoglu A., Kemal Altunoglu M., Bicakci A., Kilic O., Gonca T., Yilmazer I., Saatcioglu G., Akkaya A., Celenk S., Canitez Y., Malyer H., Sapan N., 2014. Atmospheric pollen concentrations in Antalya, South Turkey. Aerobiologia, DOI 10.1007/s10453­‑014­ ‑9350­‑6. Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.), 2007. Aerobiologia. Lublin: Wydawnictwo Akademii Rolniczej. The dynamisc of pollen seasons of selected plant taxa in the air of Rzeszów in 2001–2013 Abstract Long­‑term aerobiological monitoring enables the determination of standard patterns of pollen occurrence in a given region. The aim of the presented research was to prepare an updated pollen calendar for the Rzeszów area. The study was carried out using a volumetric method. The Alnus and Corylus pollen seasons were similar in terms of many features. The start and end dates of seasons as well as the dates of maximum concentrations differed by a few days. It was found that the season duration was negatively correlated with the start of the season and its intensity. There were no such relationships in the case of birch. Its season was the shortest and the variation in the intensity of pollen seasons was very high. The Artemisia pollen seasons were compact and with single peaks. However, in the last few years a second peak was observed at the beginning of September. The patterns of pollen seasons of the analyzed taxa did not change substantially over 13 years. We did not observe an earlier start of the pollen seasons or an increase in their intensity and duration. An interesting tendency was noted for the Ambrosia seasons. In 2001–2006 the seasons started later, but in 2008–2013 the tendency was reverse. The new pollen calendar for the Rzeszów area does not differ significantly from the earlier published one and its pattern is similar to those presented for other regions in Poland. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Lublinie w latach 2001–2013 [1] Elżbieta Weryszko­‑Chmielewska, [2] Krystyna Piotrowska­‑Weryszko [1] Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Botaniki, [2] Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Zakład Ekologii Ogólnej Streszczenie Stały, wieloletni monitoring pyłkowy ma duże znaczenie dla nauk biologicznych, alergologii i klimatologii. Badania sezonów pyłkowych Alnus, Corylus, Betula, Poaceae, Artemisia, Ambrosia przeprowadzono w Lublinie w latach 2001–2013 z zastosowaniem metody wolumetrycznej. Pyłek wybranych taksonów roślin charakteryzuje się silnymi właściwościami alergennymi. Z badań wynika, że najdłuższy sezon pyłkowy występuje u Poaceae, a najkrótszy u Betula. Najwyższe sumy roczne ziaren pyłku notowane są dla Betula, a następnie dla Poaceae. W ciągu ostatnich ośmiu lat badań zarejestrowano niewielki wzrost wartości sum rocznych ziaren pyłku Corylus i Betula w stosunku do pierwszych pięciu lat badań. W ostatnich pięciu latach stwierdzono wcześniejsze rozpoczęcie sezonów pyłkowych Amb‑ rosia. W ciągu 13 lat badań wykazano malejący trend w odniesieniu do maksymalnych stężeń i sum rocznych ziaren pyłku Ambrosia. Wstęp Badania przeprowadzone w ostatnich latach wskazują, że cząstki biologicznego aerozolu, w tym ziarna pyłku, mogą odgrywać ważną rolę jako jądra lodowe (ice nuclei), które wpływają na formowanie chmur i powstawanie opadów (Andreae i Rosenfeld 2008, Prenni i wsp. 2009, Pöschl i wsp. 2010). Z badań tych wynika również, że struktury tworzące bioaerozole mogą wpływać na zmianę klimatu. Przedstawiono sugestię odnośnie prowadzenia dalszych badań dotyczących 138 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko koncentracji różnych biologicznych struktur w powietrzu, podania ich źródeł oraz transformacji w atmosferze i wpływu na klimat. Istotnym zadaniem dla badaczy jest dostarczenie obszernych i wszechstronnych danych z miejsc pobierania prób w różnych częściach świata i włączenie ich do atmosferycznych modeli (Després i wsp. 2012). Bardzo ważnym zastosowaniem badań aerobiologicznych jest stały monitoring ziaren pyłku dla celów alergologii (Obtułowicz i wsp. 2000, Myszkowska i wsp. 2002, Rapiejko 2008). Z badań wynika, że w ostatnich latach zmianom ulegają terminy rozpoczęcia i długość sezonów pyłkowych niektórych taksonów roślin. Znacznie wcześniejsze kwitnienie i pylenie brzozy zanotowano w Szwajcarii (Clot 2001). W Hiszpanii wykazano wpływ zmian klimatycznych na sezony pyłkowe dębu (García­‑Mozo i wsp. 2006). W Ameryce Północnej w latach 2001–2011 stwierdzono wcześniejsze kwitnienie brzozy i dębu o 1–2 tygodnie w porównaniu z okresem 1994–2000 i znacznie większe koncentracje ziaren pyłku tych taksonów roślin w powietrzu (Zhang i wsp. 2014). Powyższe dane pochodzące z różnych krajów wskazują, że znaczne zmiany w fenologii kwitnienia i pylenia niektórych taksonów roślin są uwarunkowane zmianami klimatycznymi. Dlatego wydaje się celowe i wskazane prowadzenie wieloletnich badań dotyczących dynamiki sezonów pyłkowych w warunkach Polski. Celem pracy była analiza sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin (Alnus, Corylus, Betula, Poaceae, Artemisia, Ambrosia) w Lublinie w ciągu 13 lat. Pyłek wymienionych roślin odznacza się silnymi właściwościami alergennymi. Materiał i metody Badania prowadzono w Lublinie w latach 2001–2013. Oceniano koncentracje w powietrzu ziaren pyłku 6 taksonów: Alnus, Corylus, Betula, Poaceae, Artemi‑ sia, Ambrosia. Monitoring pyłkowy prowadzono przy użyciu aparatu typu Hirsta (Lanzoni VPPS 2000), który zlokalizowano na dachu budynku Uniwersytetu Przyrodniczego, 18 m nad poziomem gruntu (51o14’37’’N, 22o32’25’’E, 197 m n.p.m.). W analizie sezonów pyłkowych uwzględniono następujące cechy: początek, koniec i długość sezonu, maksymalne dobowe stężenie i data jego wystąpienia, suma roczna ziaren pyłku. Terminy sezonów pyłkowych oznaczono stosując metodę 98% (Emberlin i wsp. 1993, Emberlin i wsp. 2002). Charakterystykę sezonów pyłkowych wykonano przy użyciu statystyki opisowej. Obliczono średnie, minimalne i maksymalne wartości oraz odchylenie standardowe (SD) i współczynniki zmienności (V%). Dla każdej cechy sezonu Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 139 pyłkowego wszystkich badanych taksonów oceniano zmienność przy zastosowaniu regresji prostej. Na podstawie średnich wyników z 13 lat badań skonstruowano kalendarz pyłkowy z wykorzystaniem programu POLPAL­‑Aero. Wyniki Alnus W okresie badań początek oraz długość sezonu pyłkowego olszy wykazywały duże zróżnicowanie (odpowiednio o 56 dni i o 37 dni), co potwierdzają także wysokie współczynniki zmienności (tab. 1). Pierwsze ziarna pyłku notowano w poszczególnych latach w różnych terminach, od końca stycznia do końca marca. Maksymalne stężenie pyłku występowało najczęściej pod koniec drugiej dekady marca, a jego wartość ulegała bardzo dużym wahaniom, co znajduje odbicie w bardzo wysokim współczynniku zmienności (61%). Duża zmienność dotyczyła także sum rocznych, ze współczynnikiem wynoszącym 47% (tab. 1). Wyznaczone dla wymienionych w tabeli parametrów sezonu pyłkowego olszy trendy liniowe są statystycznie nieistotne, jednakże przebieg linii trendu dotyczący maksymalnych stężeń wskazuje na tendencję malejącą w ciągu 13 lat badań (ryc. 1). Rycina 1. Porównanie maksymalnych stężeń pyłku Alnus w Lublinie w latach 2001–2013 140 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko Corylus Daty rozpoczęcia sezonu pyłkowego leszczyny w poszczególnych latach badań wahały się od połowy stycznia do drugiej połowy marca (tab. 1). Różnica między najwcześniejszym i najpóźniejszym początkiem sezonu wynosiła ponad dwa miesiące, a współczynnik zmienności osiągnął 43%. Długość sezonu pyłkowego odznaczała się także bardzo dużą zmiennością, wahała się w zakresie 1–3 miesięcy. Średnio obejmowała 2 miesiące. Najwyższe stężenie przypadało średnio pod koniec drugiej dekady marca i wykazywało również wysoki współczynnik zmienności, ponad 47%. Z przebiegu linii trendu wynika, że słaba tendencja wzrostowa zaznaczyła się w przypadku maksymalnych stężeń pyłku (ryc. 2). Rycina 2. Porównanie maksymalnych stężeń pyłku Corylus w Lublinie w latach 2001–2013 Betula Początek sezonu pyłkowego brzozy przypadał średnio w połowie kwietnia. Daty rozpoczęcia i zakończenia sezonów wykazywały małą zmienność, co potwierdziły też niskie współczynniki zmienności, odpowiednio 5,8% i 4,8%. Sezony pyłkowe brzozy były stosunkowo krótkie, przy średniej długości wynoszącej 33 dni. Maksymalne stężenia ziaren pyłku odznaczały się bardzo dużą zmiennością (ponad 99%) i przypadały średnio pod koniec drugiej dekady kwietnia. Sumy roczne wykazywały również duże wahania, ze średnią bardzo wysoką w porównaniu z innymi badanymi taksonami (tab. 1). Linia trendu dla maksymalnych stężeń ziaren pyłku brzozy wykazywała bardzo słabą tendencję malejącą (ryc. 3). Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 141 Rycina 3. Porównanie maksymalnych stężeń pyłku Betula w Lublinie w latach 2001–2013 Poaceae Sezon pyłkowy traw we wszystkich latach badań rozpoczynał się w maju, a kończył najczęściej we wrześniu (tab. 1). Maksymalne stężenia pyłku cechowały się dużą zmiennością, ze współczynnikiem wynoszącym 31%. Data ich występowania przypadała najczęściej na pierwszą dekadę lipca. Przebieg linii trendu dla sum rocznych ziaren pyłku traw wykazywał niewielką tendencję spadkową (ryc. 4). Rycina 4. Porównanie sum rocznych ziaren pyłku Poaceae w Lublinie w latach 2001–2013 142 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko Artemisia Zarówno początek sezonu pyłkowego bylicy, jak też jego zakończenie wykazywały małą zmienność, co odzwierciedlają współczynniki wynoszące odpowiednio 2,0% i 3,7% (tab. 1). Największymi wahaniami w przypadku tego taksonu charakteryzowały się maksymalne stężenia ziaren pyłku, które pojawiały się najczęściej w pierwszej dekadzie sierpnia. Sumy roczne w ciągu 13 lat badań wykazywały tendencję spadkową, co obrazuje linia trendu (ryc. 5). Rycina 5. Porównanie sum rocznych ziaren pyłku Artemisia w Lublinie w latach 2001–2013 Ambrosia Pyłek ambrozji pojawiał się w aeroplanktonie najwcześniej w trzeciej dekadzie lipca, a początek sezonu pyłkowego miał miejsce średnio 10 sierpnia (tab. 1). Współczynniki zmienności dla początku i końca sezonu osiągały niskie wartości: 3,9% i 4,6%. Bardzo dużym zróżnicowaniem odznaczały się wartości maksymalnych stężeń oraz sumy roczne pyłku ambrozji, których współczynniki zmienności przekraczały 80%, a przebieg linii trendu wskazywał na wyraźny spadek wartości tych parametrów (ryc. 6, 7). Na podstawie 13 lat badań stwierdzono tendencję wcześniejszego rozpoczynania sezonu pyłkowego ambrozji (ryc. 8). Dla wszystkich cech sezonu pyłkowego badanych taksonów wyznaczono trendy liniowe, ale tylko w przypadku Ambrosia dla początku sezonu pyłkowego i maksymalnego stężenia pyłku były one istotne statystycznie. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... Rycina 6. Porównanie maksymalnych stężeń pyłku Ambrosia w Lublinie w latach 2001–2013 Rycina 7. Porównanie sum rocznych ziaren pyłku Ambrosia w Lublinie w latach 2001–2013 Rycina 8. Porównanie dat początku sezonu pyłkowego Ambrosia w Lublinie w latach 2001–2013 143 144 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin w Lublinie, 2001–2013 Poaceae Artemisia Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Betula Długość sezonu (dni) Corylus Koniec sezonu (98%) Alnus Początek sezonu (98%) Takson Statystyki Dane z lat 2001–2013 x– 2.03 20.04 51,6 1186 20.03 5032 Min. 26.01 3.04 26 176 27.02 1133 Max. 28.03 10.05 82 2433 2.04 8712 SD 21,4 12,2 20,2 723,1 12,4 2381,7 V (%) x– 35,2 11,1 39,1 61,0 15,4 47,3 17.02 18.04 61 259 20.03 1031 Min. 13.01 26.03 29 104,3 24.02 804,3 Max. 18.03 12.05 93 419,5 12.04 1649,8 SD 20,71 14,30 17,91 123,97 13,25 229,84 V (%) x– 43,43 13,23 29,18 47,82 16,77 22,29 13.04 15.05 33 3324 20.04 15248 Min. 3.04 3.05 19 521 13.04 3266 Max. 22.04 25.05 48 12832 26.04 34134 SD 6,0 6,5 7,9 3309,7 4,6 10287,5 V (%) x– 5,8 4,8 23,6 99,6 4,2 67,5 17.05 5.09 112 423 3.07 6244 Min. 9.05 22.08 92 234 21.06 4304 Max. 26.05 13.09 122 643 9.07 8301 SD 5,56 6,53 8,00 133,21 5,41 1252,30 V (%) x– 4,05 2,63 7,17 31,46 2,94 20,06 18.07 26.09 71 148 7.08 1744 Min. 10.07 9.09 53 69,6 30.07 1197 Max. 24.07 12.10 90 267,8 25.09 2532 SD 4,12 10,06 12,17 57,26 14,83 406,89 V (%) 2,07 3,74 17,21 38,69 6,72 23,33 Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 145 Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Ambrosia Początek sezonu (98%) Takson Statystyki Dane z lat 2001–2013 x– 10.08 13.10 64 107 31.08 388 Min. 24.07 18.09 40 5 20.08 28 Max. 27.08 29.10 82 311 4.10 1200 SD 8,74 13,28 13,39 88,98 13,14 313,44 V (%) 3,93 4,65 20,77 82,95 5,40 80,74 Rycina 9. Kalendarz pyłkowy dla Lublina Zawarte w kalendarzu sezony pyłkowe 6 taksonów roślin wykazują różną dynamikę przebiegu. W sezonach pyłkowych Alnus i Corylus zaznacza się kilka pików (ryc. 9). Przebieg sezonu pyłkowego Betula jest w pierwszej fazie zwarty, a jego zakończenie jest rozciągnięte w czasie i w ciągu kolejnych miesięcy rejestrowane są w niektórych dniach pojedyncze ziarna pyłku. Sezon pyłkowy Poaceae wykazuje wiele pików, korespondujących z terminami kwitnienia wielu gatunków. W przypadku sezonu pyłkowego Artemisia duża zwartość i wysokość stężenia dotyczą dwóch pierwszych miesięcy (lipiec, sierpień), natomiast dwa kolejne miesiące charakteryzują się niskimi stężeniami i brakiem ciągłości występowania tego pyłku w powietrzu. W przebiegu sezonu pyłkowego Ambrosia występują liczne 146 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko przerwy świadczące o transporcie pyłku z innych okolic. Dużą zmienność wykazują terminy występowania maksymalnych stężeń, które rejestrowane są w sierpniu lub wrześniu (ryc. 9). Dyskusja Spośród badanych sezonów pyłkowych największą długością odznacza się sezon pyłkowy traw, co wynika z dużej liczby gatunków należących do rodziny Poaceae, których kwitnienie przypada w różnych miesiącach sezonu wegetacji roślin (Rutkowski 1997). Najkrótszy sezon pyłkowy jest charakterystyczny dla brzozy. Podobny przebieg sezonu pyłkowego brzozy rejestrowaliśmy we wcześniejszych analizach pięciolecia 2001–2005 (Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska 2006). Średnia długość sezonów pyłkowych Alnus i Corylus w latach 2001–2013 jest nieco zbliżona (52 i 61 dni). Podobnie przedstawia się sytuacja dotycząca długości sezonów pyłkowych Artemisia (71 dni) i Ambrosia (64 dni), których długość różni się tylko o 7 dni. Rozpoczynające się w okresie zimy i przedwiośnia sezony pyłkowe Alnus i Corylus podlegają dużym wahaniom, zależnym od warunków termicznych. W ciągu 13 lat badań maksymalne różnice dotyczące daty początku sezonu pyłkowego dla obu taksonów były zbliżone i wynosiły odpowiednio 65 i 68 dni. Znacznie mniejsze wahania w zakresie rozpoczęcia sezonów pyłkowych Alnus i Corylus (półtora miesiąca) zarejestrowaliśmy w pięcioleciu 2001–2005 (Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska 2006). Duże różnice związane z rozpoczęciem sezonów pyłkowych Alnus i Corylus notowali także inni autorzy (Kasprzyk 1999, Myszkowska 2006, Stach 2006). Dla roślin, których sezony pyłkowe rozpoczynają się wiosną (Betula, Poaceae) i latem (Artemisia) różnice dotyczące ich rozpoczęcia wynosiły kolejno 18, 17 i 14 dni. Wartości te są bardzo zbliżone do uzyskanych przez nas we wcześniejszych badaniach (Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska 2006). W pracach innych autorów zaznaczyły się podobne niewielkie wahania dotyczące początku sezonów pyłkowych Betula, Poaceae, Artemisia (Chłopek i Dąbrowska 2006, Puc 2006). W badanym trzynastoleciu sezony pyłkowe Ambrosia charakteryzowały się dużą rozbieżnością w odniesieniu do dat ich rozpoczęcia, różnice wynosiły 34 dni. W naszych badaniach obejmujących lata 2001–2005 różnica dotycząca tej cechy sezonu pyłkowego wynosiła 20 dni (Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska 2006). W ciągu ostatnich 5 lat (2009–2013) zanotowaliśmy wcześniejsze daty (24 lipca–8 sierpnia) rozpoczęcia sezonu pyłkowego Ambrosia niż w poprzednich 8 latach (7 sierpnia–27 sierpnia). Zapewne ten fakt wpłynął na zwiększenie różnicy Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 147 związanej z najwcześniejszą i najpóźniejszą datą rozpoczęcia sezonu pyłkowego tego taksonu w ciągu 13 lat badań w stosunku do lat 2001–2005. W warunkach Lublina znaczna ilość pyłku Ambrosia rejestrowanego w powietrzu pochodzi prawdopodobnie z dalekiego transportu (Smith i wsp. 2008, Piotrowska­‑Weryszko i wsp. 2013). Pyłek Ambrosia może być łatwo przenoszony na duże odległości ze względu na małe rozmiary. Istnieje wiele publikacji wskazujących na daleki transport tego pyłku w różnych krajach Europy. Daleki transport pyłku Ambrosia stwierdzono w Szwecji (Dahl i wsp. 1999), na Litwie i w Estonii (Saar i wsp. 2000), w Hiszpanii (Belmonte i wsp. 2000). W badaniach prowadzonych w Lublinie w latach 2001–2013 stwierdzono istotny statystycznie trend dotyczący wcześniejszego początku sezonu pyłkowego ambrozji. Ponieważ coraz więcej badań aerobiologicznych przynosi wyniki świadczące o ocieplaniu się klimatu (García­‑Mozo i wsp. 2006, Zhang i wsp. 2014), można sądzić, że wcześniejsze rozpoczynanie się sezonów pyłkowych Ambrosia ma związek z tym faktem. Spośród badanych przez nas taksonów roślin najwyższe sumy roczne ziaren pyłku stwierdziliśmy dla Betula (średnio 15 248 ziaren pyłku). W wielu pracach innych autorów takson ten zajmuje również pierwszą pozycję wśród drzew pod względem obfitości pylenia (Chłopek i Dąbrowska 2006, Myszkowska 2006, Puc 2006). Wśród badanych roślin zielnych w Lublinie najwięcej ziaren pyłku uwalniają do atmosfery Poaceae, a najmniej Ambrosia. Podobnie kształtuje się sytuacja dotycząca sum rocznych ziaren pyłku tych taksonów innych regionach Polski (Kasprzyk 2006, Myszkowska 2006). Spis literatury Andreae M. O., Rosenfeld D., 2008. Aerosol­‑cloud­‑precipitation interactions. Part 1. The nature and sources of cloud­‑active aerosols. Earth­‑Science Reviews, 89(1–2): 13–41. Belmonte J., Vendrell M., Roure J. M., Vidal J., Botey J., Cadahía À., 2000. Levels of Ambro‑ sia pollen in the atmospheric spectra of Catalan aerobiological stations. Aerobiologia, 16(1): 93–99. Chłopek K., Dąbrowska K., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Sosnowca, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­ ‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 59–69. Clot B., 2001. Airborne birch pollen in Neuchâtel (Switzerland): onset, peak and daily patterns. Aerobiologia, 17(1): 25–29. 148 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko Dahl Å., Strandhede S.-O., Wihl J.-Å., 1999. Ragweed – An allergy risk in Sweden? Aerobiologia, 15(4): 293–297. Després V. R., Huffman J. A., Burrows S. M., Hoose C., Safatov A. S., Buryak G., Fröhlich­ ‑Nowoisky J., Elbert W., Andreae M. O., Pöschl U., Jaenicke R., 2012. Primary biological aerosol particles in the atmosphere: a review. Tellus B, 64: 1–58. Emberlin J., Detandt M., Gehrig R., Jaeger S., Nolard N., Rantio­‑Lehtimäki A., 2002. Responses in the start of Betula (birch) pollen seasons to recent changes in spring temperatures across Europe. International Journal of Biometeorology, 46(4): 159–170. Emberlin J., Savage M., Woodman R., 1993. Annual variations in the concentrations of Betula pollen in the London area, 1961–1990. Grana, 32(6): 359–363. García­‑Mozo H., Galán C., Jato V., Belmonte J., Guardia de la C. D., Fernández D., Gutiérrez M., Aira M. J., Roure J. M., Ruiz L., Trigo M. M., Domínguez­‑Vilches E., 2006. Quercus pollen season dynamics in the Iberian penisula: response to meteorological parameters and possible consequences of climate change. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 13(2): 209–224. Kasprzyk I., 1999. Comparative analysis of pollen fall at three sites in south­‑eastern Poland. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 6(1): 73–79. Kasprzyk I., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Rzeszowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 93–103. Myszkowska D., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Krakowa, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 21–30. Myszkowska D., Stępalska D., Obtułowicz K., Porębski G., 2002. The relationship between airborne pollen and fungal spore concentrations and seasonal pollen allergy symptoms in Cracow in 1997–1999. Aerobiologia, 18(2): 153–161. Obtułowicz K., Myszkowska D., Stępalska D., 2000. The efficacy of symptomatic treatment of pollen allergy with regard to pollen concentration – introduction of a new coefficient. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 12(3): 105–109. Piotrowska­‑Weryszko K., Weryszko­‑Chmielewska E., 2014. The airborne pollen calendar for Lublin, central­‑eastern Poland. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 21(3): 541–545. Piotrowska­‑Weryszko K., Weryszko­‑Chmielewska E., Voloshchuk K., Sulborska A., Kalinovych N., Vorobets N., 2013. Ragweed (Ambrosia L.) pollen in aeroplankton of Lublin (Poland) and Lviv (Ukraine). Acta Agrobotanica, 66(3): 3–10. Pöschl U., Martin S. T., Sinha B., Chen Q., Gunthe S. S., Huffman J. A., Borrmann S., Farmer D. K., Garland R. M., Helas G., Jimenez J. L., King S. M., Manzi A., Mikhailov E., Pauliquevis T., Petters M. D., Prenni A. J., Roldin P., Rose D., Schneider J., Su H., Zorn S. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów roślin... 149 R., Artaxo P., Andreae M. O., 2010. Rainforest aerosols as biogenic nuclei of clouds and precipitation in the Amazon. Science, 329(5998): 1513–1516. Prenni A. J., Petters M. D., Kreidenweis S. M., Heald C. L., Martin S. T., Artaxo P., Garland R. M., Wollny A. G., Pöschl U., 2009. Relative roles of biogenic emissions and Saharan dust as ice nuclei in the Amazon basin. Nature Geoscience, 2: 401–404. Puc M., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Szczecina, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 49–57. Rapiejko P., 2008. Alergeny pyłku roślin. Warszawa: Medical Education. Rutkowski L., 1997. Przewodnik do oznaczania roślin Polski niżowej. Warszawa: PWN. Saar M., Gudžinskas Z., Ploompuu T., Linno E., Minkienė Z., Motiekaitytė V., 2000. Ragweed plants and airborne pollen in the Baltic states. Aerobiologia, 16(1): 101–106. Smith M., Skjøth C. A., Myszkowska D., Uruska A., Puc M., Stach A., Balwierz Z., Chłopek K., Piotrowska K., Kasprzyk I., Brandt J., 2008. Long­‑range transport of Ambrosia pollen to Poland. Agricultural and Forest Meteorology, 148(10): 1402–1411. Stach A., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Poznania, 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 31–47. Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Lublina w latach 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 105–115. Zhang Y., Bielory L., Georgopoulos P. G., 2014. Climate change effect on Betula (birch) and Quercus (oak) pollen seasons in the United States. International Journal of Biometeorology, 58(5): 909–919. Characteristics of pollen seasons of selected plant taxa in Lublin in 2001–2013 Abstract Regular long­‑term pollen monitoring is of considerable significance for biological sciences, allergology, and climatology. A study of pollen seasons of Alnus, Corylus, Betula, Poaceae, Artemisia, and Ambrosia was carried out by the volumetric method in the period 2001–2013. Pollen of the selected plant taxa is characterized by strong allergenic features. The study shows that Poaceae have the longest pollen season, while Betula the shortest one. The highest annual pollen sums are recorded for Betula, followed by Poaceae. During the last 8 years of the study, a slight increase in the annual sums of Corylus and Betula 150 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko pollen grains was noted in relation to the first 5 years of the study. An earlier beginning of Ambrosia pollen seasons was found in the last 5 years. A decreasing trend in maximum concentrations and annual sums of Ambrosia pollen grains was shown during the 13-year study period. Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) w powietrzu Lublina w latach 2001–2013 (metoda grawimetryczna) Agnieszka Dąbrowska Uniwersytet Marii Curie­‑Skłodowskiej, Ogród Botaniczny Streszczenie Charakterystyczną cechą sezonów pyłkowych jest ich zmienność w poszczególnych latach, zarówno pod względem czasu trwania sezonu, sum rocznych ziarn pyłku, jak i dobowego stężenia. Celem pracy było porównanie sezonów pyłkowych wybranych taksonów drzew (Al‑ nus, Corylus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) na podstawie wyników uzyskanych w Lublinie w latach 2001–2013. Do badań zawartości pyłku w powietrzu zastosowano monitoring aerobiologiczny przeprowadzony metodą grawimetryczną. W pracy przedstawiono daty wyznaczające sezony pyłkowe i długość ich trwania, uwzględniono także sumy roczne ziarn pyłku oraz dni z maksymalnym stężeniem. We wszystkich latach badań sezon pyłkowy rozpoczynał się pyleniem leszczyny i olszy, a kończył na pyleniu ambrozji. Największe zróżnicowanie w terminach rozpoczęcia sezonów pyłkowych obserwowano u wcześnie kwitnących taksonów Alnus i Corylus. Różnica pomiędzy skrajnymi latami wynosiła dwa miesiące. Mniejsze różnice w terminach rozpoczęcia sezonów dotyczyły roślin zielnych: Ambrosia – 40 dni, Artemisia – 21 dni, Poaceae – 31. Zwarty przebieg wykazuje w Lublinie sezon Corylus. Szczególnie rozciągnięty w czasie jest sezon traw. Okresy występowania maksymalnych stężeń były zmienne zarówno wśród drzew i krzewów, jak i w grupie roślin zielnych. Najmniejsze wahania w terminach występowania maksymalnych stężeń ziarn pyłku wystąpiły w przypadku Artemisia (19 dni), a największe u Alnus (57 dni). Najwyższe sumy roczne w grupie drzew osiągnęła Betula. Do najobficiej pylących roślin zielnych należą trawy. 152 Agnieszka Dąbrowska Wstęp Obrazy sezonów pyłkowych przedstawione w kalendarzach pyłkowych z różnych miast Polski można podzielić na dość wyraźne dwie części. Od pierwszych dni stycznia (przynajmniej w niektórych latach) lub od początku lutego po około połowę maja to sezony pyłkowe drzew i krzewów. Od około połowy maja (poza Pinaceae) to sezony taksonów roślin zielnych. Większość sezonów pyłkowych taksonów z pierwszej części obrazu cechuje raczej zwarty i w miarę krótki przebieg. Wyjątek stanowią taksony najwcześniej kwitnące, tj. Alnus i Corylus, których początek kwitnienia, okres maksymalnego występowania pyłku oraz długość sezonu zależne są od przebiegu pogody (Dąbrowska 2008, 2012; Dąbrowska i Kaszewski 2012; Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska 2012). Sezony pyłkowe roślin zielnych są dłuższe i charakteryzują się dwulub kilkuwierzchołkowym przebiegiem krzywych. Wynika to z faktu, że kwitną w innych terminach różne gatunki danego taksonu. Ponadto na przebieg sezonów pyłkowych i intensywność pylenia w poszczególnych latach mają wpływ czynniki genetyczne związane z produktywnością ziarn pyłku. Opisane w tej pracy taksony wytwarzają stosunkowo dużo ziarn pyłku w pylnikach (Szczepanek 2003), a także obficie (poza ambrozją) reprezentowane są we florze Polski (Fijałkowski 1994, Zając i Zając 2001). Ponadto wszystkie wykazują w większym lub mniejszym stopniu właściwości alergenne (D’Amato i wsp. 2007). Celem pracy było porównanie sezonów pyłkowych wybranych taksonów drzew i krzewów (Alnus, Corylus, Betula) i roślin zielnych (Ambrosia, Artemisia, Poaceae) na podstawie wyników uzyskanych w latach 2001–2013. Materiał i metody Sezony pyłkowe Alnus, Corylus, Betula, Ambrosia, Artemisia i Poaceae określono na podstawie analizy opadu pyłku zbieranego metodą grawimetryczną przy zastosowaniu aparatu Durhama (Durham 1964). Aparat umieszczony był na dachu budynku administracji Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Marii Curie­ ‑Skłodowskiej, przy ul. Sławinkowskiej 3, ok. 5 m nad powierzchnią gruntu. Współrzędne punktu wynoszą 51º15,786'N i 22º30,826'E. Otoczenie punktu pomiarowego stanowią kolekcje roślinne ogrodu, osiedla mieszkaniowe o rozproszonej zabudowie, a także użytkowane i opuszczone ogródki działkowe. W bezpośrednim sąsiedztwie punktu licznie występują rodzime i obce gatunki Al‑ nus, Corylus i Betula. W okolicach Lublina, a także na całej Lubelszczyźnie, Alnus Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 153 glutinosa (L.) Gaertn., Corylus avellana L. oraz Betula pubescens Ehrh. są gatunkami często spotykanymi (Zając i Zając 2001). Okres wegetacyjny w Lublinie trwa 215 dni. Średnia roczna temperatura (1951–2010) wynosi 8,3°C. Średnia roczna suma opadów (1951–2010) to 550,6 mm. W Lublinie występuje przewaga wiatrów wiejących z zachodu i południowego zachodu. Zbieranie opadu pyłku i analizy wykonywano corocznie od 1 stycznia do 31 grudnia w latach 2001–2013. Opad pyłku wyrażono liczbą ziarn pyłku 1 cm–2 powierzchni szkiełka w ciągu siedmiu dni. Początek sezonu pyłkowego określa pierwsza data kalendarzowa w poszczególnych latach dla próby siedmiodniowej inicjującej ciągłe (lub prawie ciągłe) wzrastające wartości ziarn pyłku. Koniec sezonu pyłkowego określa końcowa data próby siedmiodniowej ciągłego lub prawie ciągłego występowania pyłku każdego taksonu w danym roku. Dane ilustrujące przebieg sezonów pyłkowych zamieszczono w tabeli 1, gdzie oprócz dat wyznaczających sezony pyłkowe i długość ich trwania, uwzględniono także sumy roczne ziarn pyłku oraz dni z maksymalnym stężeniem. Analizy statystyczne zostały wykonane za pomocą programu Statistica 7.1 StatSoft. Wyniki Alnus Jako jedne z pierwszych pojawiają się w powietrzu Lublina ziarna pyłku Al‑ nus. W analizowanym wieloleciu najwcześniejszy początek sezonu stwierdzono 28.01.2002, a najpóźniejszy 28.03.2005. Koniec sezonu w badanym okresie przypadał między 18.03 a 21.04. Różnica w terminie rozpoczęcia sezonu pyłkowego w skrajnych latach wynosiła dwa miesiące. Różnica w terminie zakończenia sezonu była mniejsza, wynosiła 34 dni. Najkrótszy sezon pyłkowy miała olsza w latach 2005 i 2007 (21 dni). Najdłuższy sezon w 2002 r. trwał 70 dni. Daty maksymalnych stężeń przypadały na okres zawarty między 11.02 a 9.04. W badanym okresie najwyższą sumę roczną stwierdzono w 2010 r. (1859), prawie sześciokrotnie niższą zarejestrowano w roku 2009. Zarówno najwyższe stężenie ziarn pyłku, jak też najwyższą sumę roczną zarejestrowano w 2010 r. Corylus Prawie równocześnie z pyłkiem Alnus pojawia się pyłek Corylus. Różnica w terminie rozpoczęcia sezonu pyłkowego w skrajnych latach wynosiła 2 miesiące 154 Agnieszka Dąbrowska (28.01.2002 i 28.03.2005). Koniec sezonu najwcześniej wystąpił 16.03.2008, a najpóźniej 16.04.2006. Najbardziej zwarty przebieg miały sezony pyłkowe w latach 2003 i 2005 – trwały 14 dni, trzykrotnie dłuższy sezon był w roku 2002. Maksymalne stężenie pyłku notowano między 11.02 a 3.04. Najwyższe sezonowe maksimum wystąpiło w 2009 r. (438), a 2002 r. było prawie siedmiokrotnie niższe. Najwyższą sumę roczną zarejestrowano w 2001 r. i wynosiła ona 788 ziarn, ponad czterokrotnie niższą stwierdzono w roku 2005. Betula W kwietniu największe zagrożenie dla uczulonych w Lublinie stanowi pyłek brzozy. Najwcześniej sezon pyłkowy rozpoczął się 29 marca w 2010 r., a 3 tygodnie później w 2003 r. Koniec sezonu najwcześniej stwierdzono 9 maja w roku 2004, a ponad miesiąc później w roku 2011. Najbardziej zwarty był sezon pyłkowy w roku 2003, trwał tylko 21 dni. Najdłuższy sezon w roku 2011 był ponad 3­‑krotnie dłuższy. Najwyższą sumę roczną zarejestrowano w 2008 r. i wynosiła ona 8984 ziarna, 10 razy niższą stwierdzono w roku 2009. W tych samych latach wystąpiły sezonowe maksima. Maksymalne stężenie pyłku rejestrowano między 7.04 a 1.05, a najwyższą wartość tego stężenia stwierdzono w 2008 r. Ambrosia Sezon pyłkowy tego taksonu można określić jako ruchomy w obrębie lipca, sierpnia i września. Około 6 tygodni wyniosła różnica w rozpoczęciu sezonu Ambrosia w skrajnych latach. Najwcześniej rozpoczął się sezon 16 lipca w 2001 r., a najpóźniej 25 sierpnia 2008 r. Różnicę miesiąca stwierdzono w terminie zakończenia sezonu w skrajnych latach. Najwcześniej koniec sezonu stwierdzono 5 września 2010 r., miesiąc później w 2012 r. Najkrótszy sezon trwał 28 dni w latach 2002 i 2010, a w latach 2004 i 2006 był o 35 dni dłuższy. Okres maksymalnych stężeń w poszczególnych latach przypadał miedzy 24.07 a 16.09. Najwyższe stężenie i sumę roczną ziarn pyłku zarejestrowano w roku 2001. Artemisia Różnica w rozpoczęciu sezonu pyłkowego bylicy wynosiła 21 dni, najwcześniejszy początek wystąpił 9 lipca w latach 2001 i 2007, a najpóźniejszy 30 lipca 2012 r. Różnica w terminie zakończenia sezonów była większa i wynosiła miesiąc. Koniec Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 155 sezonu najwcześniej stwierdzono 17 sierpnia 2003 r., a najpóźniej 16 września 2012 r. Najbardziej zwarty był sezon w roku 2003, trwał 21 dni. Najdłuższy sezon w badanym wieloleciu wystąpił w 2011 r. i był 3­‑krotnie dłuższy. Daty maksymalnych stężeń były zawarte między 26.07 a 14.08. Najwyższą wartość maksymalnego stężenia wykazano w 2009 r. Najwyższą sumę roczną odnotowano w 2007 r. – 680 ziarn, a ponad 5 razy niższą w roku 2010. Poaceae Od połowy maja poważne zagrożenie dla uczulonych w Lublinie stanowi pyłek Poaceae. Pyłek traw oprócz silnego działania uczulającego charakteryzuje się długim okresem występowania w powietrzu. Różnica w terminie rozpoczęcia sezonu pyłkowego w analizowanym okresie wynosiła jeden miesiąc. Najwcześniejszy początek zarejestrowano 28 kwietnia 2003 r., a najpóźniej 29 maja w 2006. Koniec sezonu stwierdzono najwcześniej 22 lipca 2007 r., a najpóźniej 4 września w 2005 r. Najbardziej zwarty sezon trwał 63 dni w latach 2006 i 2010, a najdłuższy 126 dni w roku 2003. Terminy maksymalnych stężeń były zawarte między 21.05 a 11.07. Najwyższą wartość maksymalnego stężenia zanotowano w 2008 r., a najniższą w roku 2004. W tych samych latach zanotowano skrajne wartości rocznej sumy opadu pyłku. Najwyższą sumę roczną zarejestrowano w 2008 r. – 3532 ziarna, najniższą – prawie 5 razy niższą – w roku 2004. Tabela 1. Charakterystyka sezonów pyłkowych wybranych taksonów w warunkach Lublina w latach 2001–2013 (metoda grawimetryczna) Początek sezonu (98%) Koniec sezonu (98%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/cm–2) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Dane z lat 2001–2013 x– 5.03 8.04 35 619 14–20.03 1011 Min. 28.01 (2002) 18.03 (2012) 21 (2005, 2007) 121 11–17.02 (2002) 306 (2009) Max. 28.03 (2005) 21.04 (2013) 70 (2002) 1460 22–28.03 (2010) 1859 (2010) SD 17,9 11,2 13,4 394,7 14,2 516,2 V (%) 28,0 12,2 38,3 63,7 19,2 51,1 Takson Alnus 156 Agnieszka Dąbrowska Corylus Betula Ambrosia Artemisia Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/cm–2) Data maksymalnego stężenia Suma roczna x– Koniec sezonu (98%) Takson Początek sezonu (98%) Dane z lat 2001–2013 5.03 1.04 28 246 12–18.03 386 60 11–17.02 (2002) 170 (2005) Min. 28.01 (2002) 16.03 (2008) 14 (2003, 2005) Max. 28.03 (2005) 16.04 (2006) 49 (2002) 438 23–29.03 (2009) 788 (2001) SD 18,3 10,0 11,4 126,4 13,3 175,9 V (%) x– 28,6 11,8 40,8 51,4 18,6 45,6 10.04 21.05 43 1162 17–23.04 2825 Min. 29.03 (2010) 9.05 (2004) 21 (2003) 403 13–19.04 (2009) 870 (2009) Max. 21.04 (2003) 12.06 (2011) 70 (2011) 2668 7–13.04 (2008) 8984 (2008) SD 6,7 10,2 13,0 740,9 5,7 2237,2 V (%) x– 6,7 49,3 30,3 63,7 33,1 79,2 10.08 24.09 45 18 23–29.08 31 Min. 16.07 (2001) 5.09 (2010) 28 (2002, 2010) 5 23–29.08 (2010) 10 (2010) Max. 25.08 (2008) 7.10 (2012) 63 (2004, 2006) 45 20–26.08 (2001) 78 (2001) SD 12,4 10,1 12,0 14,0 11,8 19,1 V (%) x– 29,9 42,6 26,5 76,7 21,7 61,2 17.07 29.08 44 131 2–8.08 330 Min. 9.07 (2001, 2007) 17.08 (2003) 21 (2003) 37 26.07–1.08 (2010) 125 (2010) Max. 30.07 (2012) 16.09 (2012) 63 (2011) 320 3–9.08 (2009) 680 (2007) SD 6,9 9,4 11,2 85,4 4,1 176,0 V (%) 41,6 32,5 25,4 65,0 12,4 53,3 Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 157 Poaceae Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/cm–2) Data maksymalnego stężenia Suma roczna x– Koniec sezonu (98%) Takson Początek sezonu (98%) Dane z lat 2001–2013 16.05 8.08 86 394 24–30.06 1733 129 5–11.07 (2004) 741 (2004) Min. 28.04 (2003) 22.07 (2007) 63 (2006, 2010) Max. 29.05 (2006) 4.09 (2005) 126 (2003) 1237 30.06–6.07 (2008) 3532 (2008) SD 10,1 15,3 19,6 291,9 11,7 808,9 V (%) 22,0 38,8 22,9 74,1 21,2 46,7 Dyskusja Analizując czas występowania sezonów pyłkowych w badanym wieloleciu, zaobserwowano, że największe zróżnicowanie w terminie rozpoczęcia i zakończenia sezonów w Lublinie występuje u taksonów najwcześniej kwitnących, tj. Corylus i Alnus. Różnica w rozpoczęciu sezonu wynosiła 2 miesiące. Podobne zjawisko w innym punkcie pomiarowym Lublina oraz w różnych regionach kraju obserwowali Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska (2012) oraz Puc i Kasprzyk (2013). Mniejsze różnice wystąpiły u brzozy i roślin zielnych, gdzie wahania w rozpoczęciu sezonu pyłkowego osiągnęły dla Betula 23 dni, dla Ambrosia 40 dni, dla Artemisia 21 dni i dla Poaceae 31 dni. Podobny zakres różnic w rozpoczynaniu sezonów pyłkowych w odniesieniu do poszczególnych taksonów stwierdziły we wcześniejszych badaniach Weryszko­‑Chmielewska i Piotrowska (2006). Największe wartości sum rocznych w grupie badanych drzew i krzewów osiągały ziarna pyłku Betula. W innych punktach pomiarowych Lublina wykazano również najwyższe sumy roczne tego taksonu (Piotrowska 2010). Brzoza wchodzi w skład zespołów leśnych otaczających Lublin oraz fitocenoz leżących w obrębie miasta (Fijałkowski 1994). Drzewa te występują także w postaci nasadzeń w parkach. Różne gatunki Betula uprawiane są w Ogrodzie Botanicznym w pobliżu punktu pomiarowego. Betula osiąga najwyższe wartości rocznych sum również w innych miastach Polski, np.: w Krakowie (Myszkowska 2013), w Szczecinie (Puc 2012) i w Poznaniu (Stach i wsp. 2008). Alergeny pyłku brzozy są najczęstszą przyczyną alergii w okresie wiosennym nie tylko w Polsce ale i w innych krajach 158 Agnieszka Dąbrowska Europy Środkowej i Północnej (D’Amato i wsp. 2007). Zróżnicowanie wartości rocznych sum Betula w omawianym wieloleciu było bardzo wysokie. Maksymalna suma roczna Betula w 2008 r. była 10­‑krotnie wyższa od wartości zarejestrowanej w roku 2009. Inni autorzy obserwowali jeszcze wyższe zróżnicowanie sum rocznych (Pidek i wsp. 2009). W grupie drzew wysokie sumy roczne ziarn pyłku osiągała również olsza. Jest to drzewo wchodzące w skład zespołów leśnych otaczających Lublin, występuje też często na terenie kompleksów leśno­‑łąkowych wzdłuż głównych rzek i zbiorników na terenie miasta (Dąbrowska 2014). Stosunkowo niskimi wartościami rocznych sum charakteryzuje się w Lublinie Corylus. Leszczyna występuje w lasach otaczających Lublin, a także w ogródkach działkowych na terenie miasta. Ponieważ kwitnie w okresie szczególnego narażenia na przymrozki, może być to główną przyczyną stosunkowo niskich wartości sum rocznych tego taksonu mimo wysokiej produkcji pyłku przez kwiatostan (Piotrowska 2008). W pewnym stopniu tezę tę potwierdza analiza wyników na tle warunków pogodowych w latach 2001–2011 (Dąbrowska 2008, 2012), także obserwacje w innych miastach (Puc i Kasprzyk 2013). Bardzo wysokimi wartościami rocznych sum ziarn pyłku i maksymalnymi stężeniami, a także wydłużonym okresem występowania pyłku w powietrzu charakteryzują się w Lublinie Poaceae. O wysokim udziale pyłku traw w powietrzu na terenie kraju donoszą również autorzy z innych miast (Myszkowska 2010, Malkiewicz i Klaczak 2011, Puc 2011). Wartości rocznych sum ziarn pyłku Artemisia uzyskane w analizowanym okresie były porównywalne do rejestrowanych w latach 1999 i 2000 w Lublinie przez Piotrowską (2010), oraz w większości przypadków niższe w porównaniu z punktem pomiarowym na Roztoczu Środkowym (Pidek 2006). Spadek udziału roślin zielnych może być spowodowany zmianami struktury zagospodarowania przestrzeni. Potencjalne zagrożenie alergologiczne w Lublinie stanowi pyłek Ambrosia, mimo że nie osiąga bardzo wysokich wartości sum rocznych. Obecność pyłku ambrozji w Lublinie związana jest głownie z dalekim transportem. Na terenie Lublina nie występują stanowiska ambrozji, natomiast na Lubelszczyźnie zidentyfikowano pojedyncze osobniki Ambrosia artemisiifolia L. i A. psilostachya DC. (Fijałkowski 1994). Pyłek ambrozji występował w powietrzu Lublina regularnie, chociaż obserwowano znaczne zróżnicowanie sum rocznych. Najwyższa suma w roku 2001 była prawie 8­‑krotnie wyższa niż w roku 2010. Znaczne różnice w obfitości występowania ziarn pyłku ambrozji występują w innych regionach naszego kraju (Kasprzyk i wsp. 2011, Piotrowska­‑Weryszko i wsp. 2013). Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 159 Duże wahania w terminach występowania maksymalnych stężeń ziarn pyłku wystąpiły zarówno wśród drzew i krzewów, jak i roślin zielnych. Dla Alnus wynosiły 57 dni, dla Corylus 51 dni, dla Betula 24 dni, dla Ambrosia 54 dni, dla Artemisia 19 dni i dla Poaceae 51 dni. Wnioski 1. Największe zróżnicowanie w terminach rozpoczęcia sezonów pyłkowych obserwowano u wcześnie kwitnących taksonów Alnus i Corylus. Różnica pomiędzy skrajnymi latami wynosiła dwa miesiące. 2. Zwarty przebieg wykazuje w Lublinie sezon Corylus. Szczególnie rozciągnięty w czasie jest sezon traw. 3. Najmniejsze wahania w terminach występowania maksymalnych stężeń ziarn pyłku wystąpiły w przypadku Artemisia (19 dni), a największe u Al‑ nus (57 dni). 4. Najwyższe sumy roczne w grupie drzew osiągnęła Betula, a wśród roślin zielnych Poaceae. Spis literatury D’Amato G., Cecchi L., Bonini S., Nunes C., Annesi­‑Maesano I., Behrendt H., Liccardi G., Popov T., Cauwenberge van P., 2007. Allergenic pollen and pollen allergy in Europe. Allergy, 62(9): 976–990. Dąbrowska A., 2008. The influence of weather conditions on the course of pollen seasons of alder (Alnus spp.), hazel (Corylus spp.) and birch (Betula spp.) in Lublin (2001–2006). Acta Agrobotanica, 61(1): 53–57. Dąbrowska A., 2012. Flowering phenology and pollen seasons of Corylus spp. in Lublin (Poland), 2008–2011. Acta Agrobotanica, 65(3): 13–24. Dąbrowska A., 2014. Characteristics of water and wetland plants of the water reservoirs in the UMCS Botanical Garden in Lublin, Poland. Acta Agrobotanica, 67(2): 41–50. Dąbrowska A., Kaszewski B. M., 2012. The relationship between flowering phenology and pollen seasons of Alnus Miller. Acta Agrobotanica, 65(2): 57–66. Durham O. C., 1964. Proposed standard method of gravity sampling. Allergy, 17(2): 79. Fijałkowski D., 1994. Flora roślin naczyniowych Lubelszczyzny 1, 2. Lublin: Lubelskie Towarzystwo Naukowe. Kasprzyk I., Myszkowska D., Grewling Ł., Stach A., Šikoparija B., Skjøth C. A., Smith M., 2011. The occurrence of Ambrosia pollen in Rzeszów, Kraków and Poznań, Poland: investigation of trends and possible transport of Ambrosia pollen from Ukraine. International Journal of Biometeorology, 55(4): 633–644. 160 Agnieszka Dąbrowska Malkiewicz M., Klaczak K., 2011. Analysis of the grass (Poaceae L.) pollen seasons in Wrocław, 2003–2010. Acta Agrobotanica, 64(4): 59–66. Myszkowska D., 2010. The grass pollen season dynamics in relation to the meteorological conditions in Cracow, Southern Poland, 1991–2008. Acta Agrobotanica, 63(2): 85–96. Myszkowska D., 2013. Prediction of the birch pollen season characteristics in Cracow, Poland using an 18-year data series. Aerobiologia, 29(1): 31–44. Pidek I. A., 2006. Zmienność rocznego opadu pyłku wybranych taksonów na Roztoczu Środkowym (Polska SE) w latach 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji z pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 105–115. Pidek I. A., Piotrowska K., Kaszewski B. M, Kalnina L., Weryszko­‑Chmielewska E., 2009. Airborne birch pollen in Poland and Latvia in the light of data obtained from aerobiological monitoring and tauber traps in relation to mean air temperature. Acta Agrobotanica, 62(2): 77–90. Piotrowska K., 2008. Ecological features of flowers and the amount of pollen released in Corylus avellana (L.) and Alnus glutinosa (L.) Gaertn. Acta Agrobotanica, 61(1): 33–39. Piotrowska K., 2010. Variations in pollen deposition of some plant taxa in Lublin (Poland) and in Skien (Norway). Acta Agrobotanica, 63(1): 37–46. Piotrowska­‑Weryszko K., Weryszko­‑Chmielewska E., Voloshchuk K., Sulborska A., Kalinovych N., Vorobets N., 2013. Ragweed (Ambrosia L.) pollen in aeroplankton of Lublin (Poland) and Lviv (Ukraine). Acta Agrobotanica, 66(3): 3–10. Puc M., 2011. Threat of allergenic airborne grass pollen in Szczecin, NW Poland: the dynamics of pollen seasons, effect of meteorological variables and air pollution. Aerobiologia, 27(3): 191–202. Puc M., 2012. Artificial neural network model of the relationship between Betula pollen and meteorological factors in Szczecin (Poland). International Journal of Biometeorology, 56(2): 395–401. Puc M., Kasprzyk I., 2013. The patterns of Corylus and Alnus pollen seasons and pollination periods in two Polish cities located in different climatic regions. Aerobiologia, 29(4): 495–511. Stach A., Emberlin J., Smith M., Adams­‑Groom B., Myszkowska D., 2008. Factors that determine the severity of Betula spp. pollen seasons in Poland (Poznań and Cracow) and the United Kingdom (Worcester and London). International Journal of Biometeorology, 52(4): 311–321. Szczepanek K., 2003. Wytwarzanie i rozprzestrzenianie spor i ziarn pyłku. [W:] Palinologia, Dybova­‑Jachowicz S., Sadowska A. (Red.). Kraków: Instytut Botaniki im. W. Szafera, PAN: 16–28. Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., 2006. Pyłek wybranych taksonów roślin w powietrzu Lublina w latach 2001–2005. [W:] Pyłek roślin w aeroplanktonie różnych regionów Polski, Weryszko­‑Chmielewska E. (Red.). Lublin: Katedra i Zakład Farmakognozji Dynamika sezonów pyłkowych drzew (Alnus, Corylus, Betula) i roślin... 161 z Pracownią Roślin Leczniczych Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej im. prof. F. Skubiszewskiego: 105–115. Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K., 2012. Evaluation of the abundance of hazel (Corylus spp.) pollen based on the patterns of the pollen seasons in Lublin in the period 2001–2010. Acta Scientiarum Polonorum, Hortorum Cultus, 11(3): 69–78. Zając A., Zając M. (Red.), 2001. Atlas rozmieszczenia roślin naczyniowych w Polsce. Kraków: Pracownia Chorologii Komputerowej Instytutu Botaniki Uniwersytetu Jagiellońskiego. The dynamics of pollen seasons of selected trees (Alnus, Corylus, Betula) and herbaceous plants (Ambrosia, Artemisia, Poeceae) in the air of Lublin in 2001–2013 (gravimetric method) Abstract The characteristic features of pollen seasons include their variability in different years, both in terms of concentration (annual pollen sums) and the duration of the seasons. The aim of the study was to compare the pollen seasons of some taxa of trees and shrubs, i.e. Alnus, Corylus, and Betula, as well as herbaceous plants, Ambrosia, Artemisia, and Poaceae, based on the results obtained in Lublin in 2001–2013. The airborne pollen content was studied using aerobiological monitoring based on the gravimetric method. The paper presents the dates defining the pollen seasons and their length; additionally, annual pollen sums and days of maximum pollen concentration were taken into account. Throughout the years of the study, the pollen season began with hazel and alder pollen release and ended with ragweed pollen shed. The greatest variability in the onset of pollen season was observed for the early flowering taxa, Alnus and Corylus. The difference between the extreme years was two months. Lower differences in the onset of pollen season were found for herbaceous plants, i.e. Ambrosia (40 days), Artemisia (21 days), and Poaceae (31 days). The Corylus pollen season in Lublin was characterised by compactness, whereas the grass pollen season was particularly extended. Periods of maximum concentration varied in the group of trees and shrubs as well as in herbaceous plants. The lowest variations in the dates of occurrence of the maximum concentrations of pollen grains were found for Artemisia (19 days), whereas the greatest differences were identified for Alnus (57 days). Betula showed the highest annual sums in the group of trees. Poaceae were found to produce the largest quantities of pollen in the herbaceous plants group. Wieloletnie badania nad rodzajami Alternaria, Cladosporium i Ganoderma w Szczecinie (2004–2013) Agnieszka Grinn­‑Gofroń Uniwersytet Szczeciński, Wydział Biologii, Katedra Taksonomii Roślin i Fitogeografii Streszczenie Zarodniki grzybów są oprócz ziaren pyłku, bakterii i wirusów ważnym składnikiem bioaerozolu. Badania nad tym elementem atmosfery są niezmiernie ważne ze względu na aspekt zdrowotny, rolniczy czy też powiązania z chemizmem atmosfery. Głównymi źródłami zarodników w powietrzu są w pierwszej kolejności rośliny, gleba, śmieci i rozkładająca się materia organiczna. Analizę sezonów dla wybranych trzech taksonów przeprowadzono na podstawie preparatów mikroskopowych z lat 2004–2013, wykonanych według standartowych metod zalecanych przez Międzynarodowe Towarzystwo Aerobiologiczne. Na podstawie wyników dziesięcioletnich badań nad trzema głównymi rodzajami zarodników wywołujących alergie można z dużym prawdopodobieństwem mówić o swoistych właściwościach sezonów każdego z nich. Długość i intensywność sezonów rodzaju Alternaria i Cladosporium jest zależna od panujących w danym roku warunków pogodowych. Sezony krótkie występują na zmianę z sezonami długimi i są w stosunku do nich bardziej intensywne. Rodzaj Ganoderma jest mniej zależny od warunków meteorologicznych. Na długość i intensywność sezonów tego rodzaju oprócz pogody bardzo duży wpływ miały czynniki biologiczne, takie jak cykl życiowy i żywiciel. 164 Agnieszka Grinn-Gofroń Wstęp Zarodniki grzybów są oprócz ziaren pyłku, bakterii i wirusów ważnym składnikiem bioaerozolu. Badania nad tym elementem atmosfery są niezmiernie ważne ze względu na aspekt zdrowotny, rolniczy czy też powiązania z chemizmem atmosfery. Stężenia zarodników grzybów średnio wynoszą od 10 000 do 50 000 zarodników w metrze sześciennym, a często mogą osiągać nawet poziom 200 000. Ponad dwukrotnie przewyższają średnie stężenia ziaren pyłku i stanowią ponad 23% składu całego bioaerozolu znajdującego się w powietrzu. Gregory (1978) pisze, że w większości badanych przez niego prób aerobiologicznych prawie połowę stanowiły zarodniki rodzaju Cladosporium, a tylko jeden procent ziarna pyłku. Głównymi źródłami zarodników w powietrzu są w pierwszej kolejności rośliny (Burge 2002), potem gleba, śmieci i rozkładająca się materia organiczna (Heald i Spracklen 2009). Mechanizmy uwalniania zarodników są bardzo zróżnicowane w zależności od gatunku. U większości grzybów amorficznych zarodniki konidialne wytwarzane są na końcach konidioforów i uwalniane podczas mechanicznego naruszenia całej struktury konidialnej. Podobne mechanizmy zaobserwowano także w przypadku uwalniania zarodników u workowców i podstawczaków. Wyniki badań nad różnymi gatunkami grzybów zarówno w terenie jaki i warunkach kontrolowanych pokazują, że na uwalnianie zarodników mają wpływ zmiany takich czynników środowiskowych jak: obniżenie poziomu wilgotności względnej oraz zwiększenie ekspozycji na promieniowanie podczerwone i widzialne. Wilgoć na powierzchni liści, na których rośnie grzybnia, wywołuje efekt napięcia powierzchniowego zapobiegającego usuwaniu zarodników z powierzchni. Poziom wilgotności liści jest obniżany przez redukcję wilgotności powietrza otaczającego liść lub przez odparowywanie wody z powierzchni. Kolejnym czynnikiem wpływającym na uwalnianie zarodników jest wiatr. Pasanen i wsp. (1991) zaobserwowali, że zarodniki Cladosporium spp. odrywały się od grzybni rosnącej na powierzchni liści przy prędkości wiatru nie mniejszej niż jeden metr na sekundę. Woda w postaci deszczu również odgrywa niebagatelną rolę w procesie uwalniania spor do atmosfery. Według McCartneya (1991) duże krople deszczu spadające z dużą prędkością i uderzające w rośliny mogą powodować uwalnianie zarodników na dwa sposoby. Niewielkie spadające krople mogą wywołać ruchy liści, które ułatwiają uwalnianie spor. Alternatywnie krople deszczu, trafiając na cienką powierzchnię powietrza otaczającą liść, powodują uniesienie jej do góry, co może wywołać efekt uwalniania zarodników z powierzchni roślinnej. Oba typy wpływu Wieloletnie badania nad rodzajami Alternaria, Cladosporium... 165 kropli wody (deszczu) na zjawisko rozprzestrzeniania się spor dotyczą raczej zjawiska niezbyt intensywnych opadów. W specjalnych okolicznościach na proces uwalniania zarodników mogą mieć wpływ także inne siły: siła grawitacji czy zmiany promieniowania słonecznego i wilgotności względnej powietrza. Większość uwolnionych do atmosfery zarodników nie pokonuje zbyt dalekiego dystansu. Według Gregory’ego i Hirsta (1952) tylko około 10% jest transportowana na odległość większą niż 100 m. Znane są jednak przypadki, kiedy zarodniki pokonywały w tzw. dalekim transporcie nawet oceany. Większość opublikowanych do chwili obecnej badań aerobiologicznych dotyczących zarodników obejmowała raczej krótkie okresy czasu: od roku do kilku lat. Badania takie są bardzo wartościowe ze względu na możliwości porównywania występowania określonych rodzajów w różnych typach klimatu i na różnych kontynentach. Jednak w przypadku wieloletniego prognozowania statystycznego czy korelacji stężeń zarodników i czynników meteorologicznych najbardziej wartościowe są badania oparte na jak największej liczbie lat pomiarowych. Najdłuższe wyniki badań opublikowano z Wielkiej Brytanii i dotyczyły one 20 lat badań nad rodzajem Alternaria w powietrzu miasta Derby (Corden i Millington 2001). Dziesięcioletnie badania nad rodzajem Ganoderma opublikowały z terytorium Stanów Zjednoczonych (miasto Tulsa w stanie Oklahoma) Craig i Levetin (2000). Dla rodzaju Cladosporium i Alternaria siedmioletnie wyniki powiązane z modelem prognostycznym opublikowali (Damialis i Gioulekas 2006) z rejonu miasta Saloniki w Grecji. Celem pracy jest przedstawienie dziesięcioletnich wyników badań nad trzema najbardziej licznymi i alergennymi rodzajami zarodników: Alternaria, Clado‑ sporium i Ganoderma na terenie miasta Szczecin w północno­‑zachodniej Polsce. Materiał i Metody Analizę sezonów dla wybranych trzech taksonów przeprowadzono na podstawie preparatów mikroskopowych z lat 2004–2013, wykonanych według standardowych metod zalecanych przez Międzynarodowe Towarzystwo Aerobiologiczne. Próby były pobierane przez aparat wolumetryczny typu VPPS Lanzoni w cyklu tygodniowym. Aparat znajduje się na dachu budynku Wydziału Biologii Uniwersytetu Szczecińskiego na wysokości 21 m nad poziomem gruntu. Zarodniki zliczane były metodą jednego pasa horyzontalnego, a następnie ich liczba przeliczona została na stężenie w metrze sześciennym. Sezon dla każdego z opisywanych rodzajów został 166 Agnieszka Grinn-Gofroń określony metodą 90%. W charakterystyce sezonu (tab. 1) uwzględniono następujące parametry: daty początku i końca sezonu, liczba dni w sezonie, całkowita liczba zarodników w sezonie, stężenie maksymalne (tzw. pik), czyli najwyższe dobowe stężenie w całym sezonie, oraz – w przypadku rodzaju Alternaria i Cladospo‑ rium – liczbę dni, w których stężenie przekraczało wartość progową. Dla rodzaju Ganoderma wartość progowa nie została określona. Wyniki i dyskusja Dla rodzaju Alternaria najdłuższy sezon wystąpił w 2004 r., a najkrótszy w 2008 (tab. 1). Było to najprawdopodobniej związane z warunkami meteorologicznymi panującymi w danym roku. Rok 2004 charakteryzował się dużą liczbą dni suchych z wysoką temperaturą i niewielką ilością opadów, a w roku 2008 przeważały dni ze stosunkowo niską temperaturą, wysoką wilgotnością względną powietrza i wysoką sumą opadów. We wszystkich analizowanych sezonach maksymalne dobowe stężenie wystąpiło w lipcu lub sierpniu, a liczba dni ze stężeniem progowym wynosiła od 35 do 73. Na podstawie wyników testów skórnych (SPT) Tariq i wsp. (1996) uznali zarodniki Alternaria wraz z Cladosporium za trzeci w kolejności czynnik uczuleń, zaraz po roztoczach i ziarnach pyłku. Na podstawie badań przeprowadzonych wśród chorych na astmę, stwierdzili, że wrażliwość na zarodniki Alterna‑ ria rozwija się we wcześniejszym wieku niż wrażliwość na ziarna pyłku. Rodzaj Cladosporium, bardzo często występujący razem z rodzajem Alterna‑ ria, swój najdłuższy sezon miał w roku 2011, a najkrótszy w 2008 (tab. 1). Podobnie jak u Alternaria powodem były warunki meteorologiczne. Najwyższe dobowe stężenie wystąpiło odpowiednio pod koniec czerwca, w lipcu lub na początku sierpnia, liczba dni ze stężeniem progowym wahała się od 35 do 83 dni. W literaturze światowej podawano różne wartości stężenia progowego dla tego rodzaju. Frankland i Davies (1963) uznali za taką wartość stężenie 3000 zarodników w metrze sześciennym. W doniesieniach z 2002 (Anon 2002) za taką wartość uznano stężenie 4000 zarodników w metrze sześciennym. Wartość progowa stężenia zarodników Cladosporium wg badań Rapiejko i wsp. (2004) dla populacji polskiej wynosi 2800 zarodników w 1 m3 powietrza. Natomiast stężenie wynoszące 3000 zarodników na 1 m3 powietrza prowokuje objawy u wszystkich osób uczulonych. Rodzaj Ganoderma, dla którego, w przeciwieństwie do dwóch powyższych rodzajów, głównymi żywicielami są drzewa, charakteryzował się większa stabilnością. Długość wszystkich dziesięciu sezonów była porównywalna i zawsze przekraczała 100 dni (tab. 1). Jest to związane z biologią lakownicy, której zarodniki Wieloletnie badania nad rodzajami Alternaria, Cladosporium... 167 dobrze sobie radzą w niższych temperaturach i w przeciwieństwie do dwóch powyżej opisywanych rodzajów ich liczba nie spada znacząco wraz ze spadkiem temperatury powietrza. Zarodniki tego rodzaju lepiej znoszą wahania wilgotności względnej powietrza, a jako tzw. „mokre spory” występują licznie przed, w trakcie i krótko po opadach deszczu. Ganoderma Cladosporium Alternaria Takson Tabela 1. Charakterystyka sezonów Alternaria, Cladosporium i Ganoderma w Szczecinie w latach 2004–2013 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 ss 29 VI– 12 X (167) 4 VII– 4X (93) 21 VI– 9X (111) 11 VI– 20 VIII (71) 22 VI– 11 IX (51) 19 VI– 15 IX (150) 11 VI– 23 VIII (74) 6 VI– 4X (121) 4 V– 12 [?] (162) 12 VI– 10 X (121) tn 17 742 26 140 10 651 21 511 11 719 19 876 19 683 11 656 9051 11 549 max 774 (7 VIII) 1263 (30 VII) 567 (9 VIII) 1230 (16 VII) 903 (26 VII) 930 (8 VIII) 1300 (11 VII) 930 (5 VIII) 472 (2 VIII) 518 (12 VII) tsc 70 73 42 62 51 70 74 35 37 48 ss 19 V– 28 X (163) 14 VI– 11 X (120) 23 V– 16 XI (178) 15 V– 6 IX (115) 21 VI– 4 IX (75) 30 V– 8 IX (101) 2 VI– 23 VIII (83) 28 IV– 30 X (185) 9 V– 27 IX (142) 25 V– 2X (130) 628 095 675 286 396 063 332 550 738 276 348 641 540 216 294 439 335 113 303 596 max 31 098 (20 VII) 22 737 (28 VII) 19 560 (6 VIII) 21 042 (13 VII) 106 896 (29 VI) 31 054 (28 VII) 22 300 (30 VII) 16 000 (5 VIII) 18 144 (19 VII) 9571 (31 VII) tsc 79 78 43 35 48 28 83 26 47 44 ss 2 VII– 5 XI (127) 19 VI– 14 X (125) 3 VI– 21 XI (172) 26 V– 15 X (143) 4 VI– 27 IX (116) 4 VI– 23 IX (112) 2 V– 26 IX (148) 16 V– 30 IX (138) 5 V– 30 IX (148) 10 V– 2X (145) tn 29 458 29 196 24 927 18 621 15 181 12 561 2372 4580 3290 3580 max 1020 (30 VII) 843 (5 VIII) 393 (22 VI) 522 (17 VI) 428 (26 VI) 330 (15 IX) 99 (16 VII) 300 (4 VIII) 120 (15 VIII) 197 (20 VII) tn ss – sezon zarodnikowy liczony metodą 90% (liczba dni) tn – całkowita liczba zarodników w sezonie max – maksymalna liczba zarodników jaka wystąpiła w ciągu 24 h tsc – liczba dni z wartościami progowymi Najwyższe dobowe stężenia wystąpiły w czerwcu, lipcu, sierpniu i wrześniu. Dla tego rodzaju nie została określona liczba zarodników, które wywoływałyby 168 Agnieszka Grinn-Gofroń pierwsze objawy uczulenia u osób wrażliwych, chociaż po Alternaria i Cladospo‑ rium jest to trzeci w kolejności rodzaj zarodników wywołujących objawy alergii. Pierwsza sugestia o możliwości potencjalnego związku bazydiospor z objawami alergii oddechowej pojawiła się w pracy Gregory’ego i Hirsta z 1952 r. Prace z lat późniejszych wielokrotnie wskazywały na przypuszczalną alergenność tego rodzaju (Cruz i wsp. 1997, Horner i wsp. 1995, Lehrer i Horner 1990, Lopez i wsp. 1976, O’Neil i wsp. 1990, Santilli i wsp. 1985, Vijay, 1991) oraz jeden z czynników wywołujących alergie wziewne (Cutten 1988, Sprenger 1986). Na podstawie opublikowanych w niniejszej pracy wyników dziesięcioletnich badań nad trzema głównymi rodzajami zarodników wywołujących alergie można z dużym prawdopodobieństwem mówić o swoistych właściwościach sezonów dla każdego z opisywanych rodzajów. Długość i intensywność sezonów rodzaju Alter‑ naria i Cladosporium jest dość ściśle uwarunkowana panującymi w danym roku warunkami pogodowymi. Sezony krótkie występowały na zmianę z sezonami długimi i w stosunku do nich były bardziej intensywne. Rodzaj Ganoderma jest zdecydowanie mniej zależny od występujących warunków meteorologicznych. Na długość i intensywność sezonów tego rodzaju oprócz pogody bardzo duży wpływ miały czynniki biologiczne, takie jak cykl życiowy grzyba i żywiciel. Dla wszystkich wyników badań wieloletnich należałoby bezwzględnie przeprowadzić analizy statystyczne, które pomogłyby prognozować występowanie wysokich stężeń zarodników grzybów wywołujących alergie. Spis literatury Anon., 2002. Fin Pollen Bull (Suppl). 26: 2. Burge H. A., 2002. An update on pollen and fungal spore aerobiology. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 110(4): 544–552. Corden J. M., Millington W. M., 2001. The long­‑term trends and seasonal variation of the aeroallergen Alternaria in Derby, UK. Aerobiologia, 17: 127–136. Craig R. L., Levetin E., 2000. Multi­‑year study of ganoderma aerobiology. Aerobiologia, 16: 75–81. Cruz A., Saenz de Santamaría M., Martínez J., Martínez A., Guisantes J., Palacios R., 1997. Fungal allergens from important allergenic fungi imperfecti. Allergology et Immunopathology, 25(3): 153–158. Cutten A. E. C., Hasnain S. M., Segedin B. P., Bai T. R., Mckay E. J., 1988. The basidiomycete Ganoderma and asthma: collection, quantitation and immunogenicity of the spores. The New Zealand Medical Journal, 101: 361–363. Damialis A., Gioulekas D., 2006. Airborne allergenic fungal spores and meteorological factors in Greece: Forecasting possibilities. Grana, 45(2): 122–129. Wieloletnie badania nad rodzajami Alternaria, Cladosporium... 169 Frankland A. W., Davies R. R., 1963. Allergie aux spores de moisissures en Angleterre. Le Poumon et le Coeur, 21: 11–23. Gregory P. H., 1978. Distribution of Airborne Pollen and Spores and their Long Distance Transport. Pure and Applied Geophysics, 116(2–3): 309–315. Gregory P. H., Hirst J. M., 1952. Possible role of basidiospores as airborne allergens. Nature, 170: 414. Heald C. L., Spracklen D. V., 2009. Atmospheric budget of primary biological aerosol particles from fungal spores. Geophysical Research Letters, DOI: 10.1029/2009GL037493. Horner W. E., Helbling A., Salvaggio J. E., Lehrer S. B., 1995. Fungal allergens. Clinical Microbiology Reviews, 8(2): 161–179. Lehrer S. B., Horner W. E., 1990. Allergic reactions to basidiospores: Identification of allergens. Aerobiologia, 6(2): 181–186. Lopez M., Salvaggio J. E., Butcher B. T., 1976. Allergenicity and immunogenicity of Basidiomycetes. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 57(5): 480–488. McCartney H. A., 1991. Airborne dissemination of plant fungal pathogens. Journal of Applied Bacteriology, 70: 49–59. O’Neil C. E., Horner W. E., Reed M. A., Lopez M., Lehrer S. B., 1990. Evaluation of Basidiomycete and Deuteromycete (Fungi imperfecti) extracts for shared allergenic determinants. Clinical & Experimental Allergy, 20(5): 533–538. Pasanen A.-L., Pasanen P., Jantunen M. J., Kalliokoski P., 1991. Significance of air humidity and air velocity for fungal spore release into the air. Atmospheric Environment. Part A. General Topics, 25(2): 459–462. Rapiejko P., Lipiec A., Wojdas A., Jurkiewicz D., 2004. Threshold pollen concentration necessary to evoke allergic symptoms. International Review of Allergology and Clinical Immunology, 10(3): 91–93. Santilli J., Rockwell W. J., Collins R. P., 1985. The significance of the spores of the Basidiomycetes (mushrooms and their allies) in bronchial asthma and allergic rhinitis. Annals of Allergy, 55(3): 469–471. Sprenger J. D., Altman L. C., O’Neil C. E., Lehrer S. B., Ayars G. H., 1986. Skin test reactivity to basidiospores in adults in Seattle with respiratory allergy. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 77: 200. Tariq S. M., Matthews S. M., Stevens M., Hakim E. A., 1996. Sensitization to Alternaria and Cladosporium by the age 4 years. Clinical and Experimental Allergy, 26(7): 794–798. Vijay H. M., Comtois P., Sharma R., Lemieux R., 1991. Allergenic components of Gano‑ derma applanatum. Grana, 30(1): 167–170. 170 Agnieszka Grinn-Gofroń Long­‑term studies on the fungal genera Alternaria, Cladosporium and Ganoderma in Szczecin (2004–2013) Abstract In addition to pollen, bacteria and viruses, fungal spores are an important component of bioaerosol. Research on this component of the atmosphere is extremely important because of health and agricultural reasons as well as on account of the atmospheric chemistry aspect. The main sources of spores in the air are plants, soil, litter, and decaying organic matter. The analysis of three seasons of selected taxa was based on microscopic slides from the period 2004–2013, prepared according to the standard methods recommended by the International Society on Aerobiology. On the basis of the obtained results, we can describe the specific properties of the seasons of each spore type. The length and intensity of the seasons of Alternaria and Cladosporium are dependent on prevailing weather conditions in the year studied. Short seasons alternate with long seasons and they are more intense compared to them. The genus Ganoderma is less dependent on meteorological conditions. Apart from weather, biological factors such as life cycle and host strongly affected the length and intensity of its seasons. Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Botaniki Streszczenie Grzyby z rodzaju Alternaria powszechnie występują w bioaerozolu niemal całego świata, powodując choroby ludzi i zwierząt oraz alternariozy roślin. Zarodniki Alternaria zaliczane są do tzw. spor suchych, gdyż uwalniane są podczas ciepłej i suchej pogody. Celem pracy była charakterystyka długości i intensywności sezonów zarodnikowych Alternaria z uwzględnieniem dni, w których stężenia spor przekraczały wartości progowe powodujące objawy alergiczne u osób wrażliwych. Badania przeprowadzono w Lublinie w latach 2007–2013 przy użyciu standardowych metod: wykorzystano aparat wolumetryczny Lanzoni, a zarodniki zliczano z zastosowaniem mikroskopu świetlnego. Stwierdzono, że sezon zarodnikowy Alternaria rozpoczynał się w czerwcu i trwał do września, a jego długość w poszczególnych latach wynosiła 75–104 dni. Najdłuższy sezon wystąpił w 2007 r., najkrótszy w 2010. Suma roczna zarodników zawierała się w przedziale 13 210–28 172. Najwyższymi i najniższymi wartościami w tym zakresie charakteryzował się odpowiednio rok 2012 i 2008. Maksymalne miesięczne koncentracje spor, gdy w aeroplanktonie Lublina znajdowało się prawie 80% wszystkich zarodników występujących w sezonie, odnotowano w lipcu i sierpniu. Osoby wrażliwe były narażone na kontakt z alergenami Alternaria przez 45–82 dni w ciągu roku. W tym okresie zarejestrowano ≥ 80 spor w 1 m3 powietrza. 172 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Wstęp Grzyby z rodzaju Alternaria zaliczane do typu Ascomycota (www.mycobank.org) spotykane są we wszystkich strefach klimatycznych. Wśród przedstawicieli rodzaju występują gatunki saprofityczne, endofityczne oraz patogeny, które najczęściej porażają rośliny z rodzin Cucurbitaceae, Brassicaceae, Solanaceae, wpływając na ich wartość odżywczą i ekonomiczną (Kapsa 2007, Grinn­‑Gofroń i wsp. 2008, Recio i wsp. 2012, Mamgain i wsp. 2013). Jak podaje Mitakakis i wsp. (2001) zarodniki Alternaria mają zdolność infekowania rośliny na wszystkich etapach jej rozwoju. Mimo, że grzybnia rozwija się w miejscach o dużej wilgotności, to uwalnianie zarodników następuje w czasie suchych i wietrznych dni, co w warunkach klimatycznych Polski ma miejsce latem i wczesną jesienią (Lipiec i Rapiejko 2005). Zgodnie z danymi Rapiejko i wsp. (2007) wśród aeroalergenów pleśniowych najczęstszą przyczyną alergii wziewnej w Polsce są zarodniki Alternaria. Wartość progowa wywołująca pierwsze objawy chorobowe była początkowo określona na 50 spor w 1 m3 powietrza (Frankland i Davies 1965). W latach późniejszych stwierdzono, że symptomy choroby u osób nadwrażliwych pojawiają się przy stężeniu 80 spor/m3, a przekroczenie koncentracji 100 zarodników w 1 m3 powietrza powoduje wystąpienie reakcji alergicznej u wszystkich uczulonych osób (Gravesen 1979, Rapiejko i wsp. 2007). Alergia na antygeny zarodników Alternaria objawia się zapaleniem błony śluzowej nosa i spojówek, może się również wiązać z występowaniem u chorego polipów nosa lub astmy oskrzelowej. U niektórych pacjentów zaobserwowano także zaostrzenie przebiegu atopowego zapalenia skóry (Lipiec i Rapiejko 2005, Amirmajdi i wsp. 2011, Feo Brito i wsp. 2012). Właściwości uczulające Alternaria alternata wynikają z wytwarzania przez nie szeregu alergenów. Wśród nich są antygeny o silnych parametrach alergennych: Alt a 1, Alt a 2, Alt a 5 oraz te o mniejszym znaczeniu: Alt a 3, Alt a 4, Alt a 6, Alt a 10, Alt a 12. Alergeny są wewnątrzkomórkowymi proteinami związanymi z metabolizmem grzyba lub białkami wydzielanymi na zewnątrz, obecnymi w strzępkach grzybni i w zarodnikach (Breitenbach i Simon­‑Nobbe 2002, Cantani i Ciaschi 2004, Lipiec i Rapiejko 2005, Feo Brito i wsp. 2012). Przyczyną objawów chorobowych wywoływanych przez grzyby z rodzaju Al‑ ternaria są również metabolity wtórne przez nie produkowane. Alternaria wytwarza ponad 70 toksycznych związków m.in: alternariol (AOH), eter monometylowy alternariolu (AME), altenuen (ALT), kwas tenuazonowy (TEA) oraz altertoksyny (ATX­‑I, II, III) (Logrieco i wsp. 2009, Brzonkalik 2011). Ich obecność w różnych produktach pochodzenia roślinnego powoduje zagrożenie zdrowia ludzi i zwierząt, niektóre mikotoksyny mają również działanie rakotwórcze (Liu i wsp. 1992). Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 173 Celem pracy była analiza dynamiki sezonów zarodnikowania oraz koncentracji spor Alternaria w powietrzu Lublina w latach 2007–2013, jak również określenie liczby dni ze stężeniem równym lub przekraczającym wartości progowe, przy którym występują objawy alergii. Materiał i metody Analizę sezonów zarodnikowych grzybów z rodzaju Alternaria przeprowadzono w latach 2007–2013 w okresie 1 stycznia – 31 października. Do pomiaru koncentracji zarodników zastosowano metodę wolumetryczną przy użyciu aparatu Lanzoni VPPS 2000. Pułapka umiejscowiona była na dachu budynku Rektoratu Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie w dzielnicy Śródmieście (51°14'37"N, 22°32'25"E) na wysokości 18 m nad poziomem gruntu (197 m n.p.m.). Próby pobierane były w cyklu tygodniowym. Analizę ilościową zarodników wykonano przy pomocy mikroskopu świetlnego przy powiększeniu 400­‑krotnym. Zarodniki zliczano wzdłuż jednego poziomego pasa o długości 48 mm a wynik wyrażono jako liczbę spor w 1 m3 powietrza. Sezon zarodnikowy Alternaria wyznaczono metodą 90%. Za początek i koniec tego okresu przyjęto dni, kiedy odnotowano odpowiednio 5% i 95% całkowitej sumy zarodników w roku. Przy charakterystyce sezonu uwzględniono następujące parametry: datę jego początku i końca oraz długość, sumę zarodników w poszczególnych miesiącach, sumę roczną, najwyższe dobowe stężenie oraz datę jego wystąpienia. Wyznaczono również liczbę dni z koncentracją konidiów przekraczającą wartości progowe: 80, 100, 150 i 300 zarodników w 1 m3 powietrza. Wyniki Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, że w warunkach Lublina sezon zarodnikowy Alternaria rozpoczynał się w czerwcu. W roku 2007 i 2008 sezon został zainicjowany odpowiednio w pierwszej i drugiej dekadzie czerwca, natomiast w latach kolejnych termin ten był przesunięty na trzecią dekadę miesiąca (tab. 1). W trzech latach badań (2009, 2010, 2013) odnotowaliśmy dużą regularność związaną z początkiem sezonu, który wystąpił 30 czerwca. Koniec sezonu Alternaria przypadał na drugą i trzecią dekadę września (tab. 1). Długość sezonów w poszczególnych latach wahała się od 75 do 104 dni. Najdłuższym sezonem charakteryzował się rok 2007, najkrótszym 2010 (tab. 1, ryc. 1). Suma roczna zarodników 174 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw oscylowała w przedziale 13 210–28 172. Najbardziej obfitujący w spory był rok 2012, zaś 2008 r. cechował się najmniejszą sumą roczną w latach badań. W 2008 r. zanotowaliśmy prawie o 50% mniej zarodników w odniesieniu do roku 2012 (tab. 1, ryc. 2). Porównując liczbę wszystkich zarodników w sezonie z długością trwania sezonu, stwierdziliśmy, że te dwa czynniki nie były ze sobą statystycznie skorelowane. Biorąc pod uwagę średnią liczbę zarodników przypadającą na każdy dzień sezonu, zauważyliśmy, że najkrótszy sezon charakteryzował się najwyższą liczbą spor (304/m3/dobę). Natomiast średnia dla najdłuższego sezonu wynosiła 242 zarodniki w m3/dobę. Sezony zarodnikowe Alternaria odznaczały się wystąpieniem najczęściej jednego, trwającego ok. 2 tygodnie, okresu z bardzo dużą koncentracją spor w powietrzu. W niektórych latach zarejestrowaliśmy także obecność drugiego, ale na ogół krótszego i mniej obfitego w zarodniki okresu (ryc. 3–9). Najwyższe miesięczne stężenia zarodników Alternaria występowały w lipcu (2007, 2009, 2012) i sierpniu (2008, 2010, 2011, 2013) (ryc. 3–10). Wówczas w aeroplanktonie Lublina znajdowało się niemal 80% wszystkich zarejestrowanych spor w ciągu całego sezonu. Najwyższe dobowe koncentracje zarodników odnotowaliśmy od drugiej dekady lipca do pierwszych dni sierpnia. Wartości maksymalnych dziennych stężeń zawierały się w przedziale 499–1671 spor/m3. Latami z rekordowo wysokimi koncentracjami zarodników przypadającymi na 18.07 i 03.08 okazał się odpowiednio rok 2007 i 2010 (tab. 1; ryc. 3, 6). Dni z najwyższą, przekraczającą wartości progowe koncentracją zarodników występowały w miesiącach charakteryzujących się maksymalnymi sumami. Osoby wrażliwe, u których mogą wystąpić objawy chorobowe, były narażone na kontakt z alergenami grzybów z rodzaju Alternaria przez 1,5–3 miesiące (średnio 61 dni) w ciągu roku. W tym okresie odnotowano średnio 2 tygodnie, gdy symptomy alergii mogły wystąpić u wszystkich wrażliwych osób (80–99 spor/m3), jak również 3­‑tygodniowe okresy, podczas których pacjenci mogli odczuwać nasilone objawy chorobowe (150–299 spor/m3) lub duszności (≥ 300 spor/m3) (tab. 2). Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 175 Tabela 1. Charakterystyki sezonu zarodnikowego Alternaria w latach 2007–2013 Początek sezonu (90%) Koniec sezonu (90%) Długość sezonu (dni) Najwyższe odnotowane stężenie (z/m3) Data maksymalnego stężenia Suma roczna Badane parametry 2007 16.06 27.09 104 1671 18.07 25506 2008 10.06 11.09 94 499 05.08 13210 2009 30.06 16.09 79 1210 31.07 20526 2010 30.06 12.09 75 1615 03.08 22836 2011 23.06 26.09 96 693 06.08 16234 2012 22.06 26.09 97 1253 25.07 28172 2013 30.06 19.09 82 972 19.07 19819 Lata badań Rycina 1. Długość sezonów zarodnikowych Alternaria w kolejnych latach 176 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Rycina 2. Sezonowe sumy zarodników Alternaria w latach 2007–2013 Rycina 3. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2007 r. Rycina 4. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2008 r. Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 Rycina 5. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2009 r. Rycina 6. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2010 r. Rycina 7. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2011 r. 177 178 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Rycina 8. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2012 r. Rycina 9. Dynamika sezonu zarodnikowego Alternaria w 2013 r. Rycina 10. Średnie sumy miesięczne zarodników Alternaria z lat 2007–2013 Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 179 Tabela 2. Liczba dni z koncentracją zarodników Alternaria przewyższającą wartości progowe Zakresy wartości progowych zarodników w 1 m3 powietrza (Rapiejko i wsp. 2007) 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2007–2013 80–99 7 10 6 4 7 8 4 6,6 100–149 14 10 22 9 13 16 12 13,7 150–299 21 18 22 9 23 27 26 20,9 ≥ 300 25 9 19 23 13 31 18 19,7 ogółem ≥ 80 67 47 69 45 56 82 60 60,9 Dyskusja Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, że w latach 2009–2013 sezony zarodnikowe Alternaria trwały od lata do wczesnej jesieni. Jak podają Lipiec i Rapiejko (2005) w strefie klimatycznej Polski jest to najdogodniejszy okres dla uwalniania konidiów przez grzyby z tego rodzaju. Jedynie w latach 2007 i 2008 zarejestrowaliśmy przyspieszenie początku sezonu, który rozpoczął się już w pierwszej dekadzie czerwca. Na fakt ten prawdopodobnie miały wpływ czynniki pogodowe występujące w tym okresie. Według Sakiyan i Inceoğlu (2003) optymalne warunki uwalniania zarodników Alternaria to: średnia temperatura dobowa powyżej 24ºC, wilgotność względna powietrza wynosząca 50%, opady na poziomie 17,1 mm i prędkość wiatru 2,4 m/s. Inni naukowcy stwierdzili dodatni wpływ temperatury średniej dobowej, kierunku wiatru, wilgotności względnej powietrza oraz średniej liczby godzin usłonecznienia na proces zarodnikowania Alternaria (Reyes i wsp. 2009). W analizowanym okresie 2007–2013 obserwowaliśmy najczęściej jeden wyraźny szczyt (tzw. pik) koncentracji zarodników w sezonie. W 2007 i 2012 r. przypadał on na drugą dekadę lipca, natomiast w pozostałych latach badań wystąpił w pierwszym tygodniu sierpnia. Lipcowy termin maksymalnego dobowego stężenia zarodników Alternaria w powietrzu Lublina odnotowała również w 2002 r. Konopińska (2004). W różnych miastach Polski okres maksymalnego stężenia zarodników często jest rozciągnięty (Gajo 2010, Grinn­‑Gofroń 2010, Malkiewicz 2010, Kasprzyk i wsp. 2013). Bywa, że zaznaczają się dwa piki (Nowak i Szymańska 2012, Kasprzyk i wsp. 2013). Rozkład stężenia zarodników Alternaria w powietrzu 180 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Lublina w 2010 r. był najbardziej zbliżony do rozkładu w Warszawie (Lipiec i Rapiejko 2010). Długość sezonu zarodnikowego Alternaria w Lublinie zawierała się w przedziale od 75 dni (2010 r.) do 104 dni (2007 r.). Sezon w 2010 r. kształtował się podobnie dla Poznania i wynosił 76 dni, był krótszy w Szczecinie – 70 dni i Białymstoku – 61 dni, natomiast dłużej trwał w Warszawie – 84 dni i Wrocławiu – 99 dni (Gajo 2010, Grinn­‑Gofroń 2010, Lipiec i Rapiejko 2010, Malkiewicz 2010, Nowak i Szymańska 2012). Najwyższe odnotowane stężenie zarodników w powietrzu Lublina w latach badań wahało się od 499/m3 w 2008 r. do 1671/m3 w 2007 r. Wynik z 2008 r. był ponad trzykrotnie niższy od danych z Poznania – 1649/m3 (Nowak i Szymańska 2012). Maksymalna koncentracja zarodników w Lublinie w 2010 r. na poziomie 1615/m3 była kilkakrotnie wyższa niż dla tego samego roku badań w Białymstoku – 234/m3, Wrocławiu – 346/m3, Warszawie – 432/m3, zbliżona do Szczecina – 1300/m3, natomiast niższa niż w Poznaniu – 2295/m3 (Gajo 2010, Grinn­‑Gofroń 2010, Lipiec i Rapiejko 2010, Malkiewicz 2010, Nowak i Szymańska 2012). W Lublinie w latach 2007–2013 liczba dni ze stężeniem granicznym powyżej 80 zarodników/m3 powietrza, przy którym mogą wystąpić reakcje alergiczne u osób wrażliwych, była wysoka i wynosiła 45–82 dni (średnio 61 dni). Wyniki uzyskane w Lublinie w 2011 r. (56 dni) były wyższe od odnotowanych w Sosnowcu (18 dni), Szczecinie (35 dni), Warszawie (48 dni), Bydgoszczy (51 dni), a niższe jedynie od danych z Białegostoku – 60 dni (Grinn­‑Gofroń i wsp. 2012). Suma roczna zarodników występujących w bioaerozolu Lublina w kolejnych latach badań zawierała się w przedziale 13 210–28 172/m3. Wyniki uzyskane w 2010 r. na poziomie 22 836/m3 były wyższe od danych z tego roku z Warszawy (8407/m3) i Szczecina (19 683/m3), natomiast niższe niż z Białegostoku (25 758/m3) i Poznania – 34 955/m3 (Gajo 2010, Grinn­‑Gofroń 2010, Lipiec i Rapiejko 2010, Nowak i Szymańska 2012). Spis literatury Amirmajdi M. M., Amirmajdi N. A. M., Mashhadi I. E., Azad F. J., Afshari J. T., Shakeri M. T., 2011. Alternaria in patients with allergic rhinitis. Iranian Journal of Allergy, Asthma and Immunology, 10(3): 221–226. Breitenbach M., Simon­‑Nobbe B., 2002. The Allergens of Cladosporium herbarum and Al‑ ternaria alternata. Fungal Allergy and Pathogenicity, 81: 48–72. Brzonkalik K., Herrling T., Syldatk C., Neumann A., 2011. Process development for the elucidation of mycotoxin formation in Alternaria alternata. AMB Express, 1: 27. Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 181 Cantani A., Ciaschi V., 2004. Epidemiology of Alternaria alternata allergy: a prospective study in 6840 Italian asthmatic children. European Review for Medical and Pharmacological Sciences, 8(6): 289–294. Feo Brito F., Alonso A. M., Carnés J., Martín­‑Martín R., Fernández­‑Caldas E., Galindo P. A., Alfaya T., Amo­‑Salas M., 2012. Correlation between Alt a 1 levels and clinical symptoms in Alternaria alternate­‑monosensitized patients. Journal of Investigational Allergology and Clinical Immunology, 22(3): 154–159. Frankland A. W., Davies R. R., 1965. Allergie aux spores de moisissures en Angleterre. Le Poumon et le Coeur, 21: 11–23. Gajo B., 2010. Stężenie zarodników Alternaria w powietrzu Białegostoku w 2010 roku. Alergoprofil, 6(3): 59–60. Gravesen S., 1979. Fungi as a cause of allergic disease. Allergy, 34(3): 135–154. Grinn­‑Gofroń A., 2010. Zarodniki Alternaria i Cladosporium w powietrzu Szczecina w 2010 r. Alergoprofil, 6(3): 57–58. Grinn­‑Gofroń A., Lipiec A., Rapiejko P., Chłopek K., Myszkowska D., Winnicka I., Malkiewicz M., Kalinowska E., Zielnik­‑Jurkiewicz B., Wolski T., 2008. Zarodniki Alternaria w powietrzu wybranych miast Polski w 2008 r. Alergoprofil, 4(4): 25–29. Grinn­‑Gofroń A., Puc M., Lipiec A., Rapiejko P., Kiziewicz B., Gajo B., Chłopek K., Dabrowska­‑Zapart K., Kalinowska E., Wawrzyniak Z., 2012. Zarodniki Alternaria w powietrzu wybranych miast Polski w 2011 r. Alergoprofil, 8(1): 41–44. Hjelmroos M., 1993. Relationship between airborne fungal spore presence and weather variables. Cladosporium and Alternaria. Grana, 32(1): 40–47. Kapsa J., 2007. Zastosowanie pułapki Burkarda do określania składu gatunkowego rodzaju Alternaria w uprawach ziemniaka. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, 244: 223–228. Kasprzyk I., Sulborska A., Nowak M., Szymańska A., Kaczmarek J., Haratym W., Weryszko­ ‑Chmielewska W., Jędryczka M., 2013. Fluctuation range of the concentration of airborne Alternaria conidiospores sampled at different geographical locations in Poland (2010–2011). Acta Agrobotanica, 66(1): 65–76. Konopińska A., 2004. Monitoring of Alternaria Ness and Cladosporium Link airborne spores in Lublin (Poland) in 2002. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 11(2): 347–349. Lipiec A., Rapiejko P., 2005. Alternaria alternata – aerobiologia, charakterystyka alergenów i aspekt kliniczny. Alergia, 2(24): 39–42. Lipiec A., Rapiejko P., 2010. Zarodniki Alternaria w atmosferze Warszawy w 2010 r. Alergoprofil, 6(3): 63–64. Liu G. T., Qian Y. Z., Zhang P., Dong W. H., Qi Y. M., Guo H. T., 1992. Etiological role of Alternaria alternata in human esophageal cancer. Chinese Medical Journal, 105(5): 394–400. Logrieco A., Moretti A., Solfrizzo M., 2009. Alternaria toxins and plant diseases: an overview of origin, occurrence and risks. World Mycotoxin Journal, 2(2): 129–140. 182 Aneta Sulborska, Weronika Haratym, Beata Żuraw Malkiewicz M., 2010. Zarodniki Alternaria w powietrzu Wrocławia w 2010 r. Alergoprofil, 6(3): 65–66. Mamgain A., Roychowdhury R., Tah J., 2013. Alternaria pathogenicity and its strategic controls. Research Journal of Biology, 1: 1–9. Mitakakis T. Z., Clift A., McGee P. A., 2001. The effect of local cropping activities and weather on the airborne concentration of allergenic Alternaria spores in rural Australia. Grana, 40(4–5): 230–239. Nowak M., Szymańska A., 2012. Stężenie zarodników Alternaria w powietrzu Poznania w latach 2008–2011. Alergoprofil, 8(2): 19–22. Rapiejko P., Stankiewicz W., Szczygielski K., Jurkiewicz D., 2007. Progowe stężenie pyłku roślin niezbędne do wywołania objawów alergicznych. Otolaryngologia Polska, 61(4): 591–594. Recio M., del Mar Trigo M., Docampo S., Melgar M., García­‑Sánchez J., Bootello L., Cabezudo B., 2012. Analysis of the predicting variables for daily and weekly fluctuations of two airborne fungal spores: Alternaria and Cladosporium. International Journal of Biometeorology, 56(6): 983–991. Reyes E. S., de la Cruz D. R., Merino M. E., Sánchez J. S., 2009. Meteorological and agricultural effects of airborne Alternaria and Cladosporium spores and clinical aspects in Valladolid (Spain). Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 16(1): 53–61. Sakiyan N., Inceoğlu Ö., 2003. Atmospheric concentrations of Cladosporium Link and Al‑ ternaria Nées spores in Ankara and the effects of meteorological factors. Turkish Journal of Botany, 27: 77–81. Simmons E. G., 2007. Alternaria. An identification manual. Utrecht: CBS Fungal Biodiversity Centre. www.mycobank.org Alternaria spores in the aeroplankton of Lublin in the years 2007–2013 Abstract Fungi of the genus Alternaria are commonly found in bioaerosol almost all around the world and they cause diseases in humans and animals as well as alternariosis in plants. Alternaria spores are classified as the so­‑called dry spores, since they are released during warm and dry weather. The aim of the present study was to characterize the duration and intensity of Alter‑ naria spore seasons, taking into account the days on which the spore concentration exceeded the threshold values causing allergic symptoms in sensitive persons. This study was conducted in Lublin over the period 2007–2013 using the standard methods: a Lanzoni volumetric spore trap was used and spores were counted under a light microscope. Zarodniki Alternaria w aeroplanktonie Lublina w latach 2007–2013 183 It was found that the Alternaria spore season started in June and lasted until September; its length ranged 75–104 days in particular years. The longest season occurred in 2007, while the shortest one in 2010. The annual spore count was in the range of 13 210–28 172. The years 2012 and 2008 were characterized by the highest and lowest annual total sum, respectively. The maximum monthly spore concentrations were recorded in the months of July and August with almost 80% of all spores captured in aeroplankton of Lublin during the season. Sensitive persons were exposed to contact with Alternaria allergens for 45–82 days during the year. Over this period, ≥ 80 spores per 1 m3 of air were recorded. Stężenia zarodników Didymella w Krakowie w latach 1997–2006 [1]Danuta Stępalska, [2] † Jerzy Wołek, [3] Katarzyna Piotrowicz [1] Uniwersytet Jagielloński, Instytut Botaniki, [2] Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie, Instytut Biologii, [3] Uniwersytet Jagielloński, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Zakład Klimatologii Streszczenie Didymella jest saprotroficznym lub słabo patogennym grzybem występującym na liściach pszenicy i jęczmienia, a jego askospory powodują astmę późnym latem. Didymella należy do rodziny Pleosporaceae, rzędu Pleosporales i klasy Ascomycetes (Workowce). Celem badań było prześledzenie występowania zarodników Didymella w ciągu 10 lat i opisanie trendu koncentracji w okresie przed- i poszczytowym oraz ustalenie, które z wytypowanych czynników meteorologicznych (maksymalna i minimalna temperatura, względna wilgotność, opady, usłonecznienie, prędkość wiatru) mają największy wpływ na zmiany koncentracji zarodników. Badania były przeprowadzone na podstawie danych uzyskanych w Krakowie w latach 1997–2006 z zastosowaniem metody wolumetrycznej. Stężenia zarodników Didymella wykazywały sezonowe wahania w kolejnych latach, chociaż od roku 1997 nie zaobserwowano trendu wzrostu koncentracji zarodników w okresie od czerwca do sierpnia. Na podstawie wieloletnich obserwacji przyjęto, że sezon występowania zarodników Didymella trwa 92 dni (od 1 czerwca do 31 sierpnia). Dane, dla potrzeb analizy, zestawiono w taki sposób, że w każdym dniu sezonu zapisano wartości koncentracji i czynników meteorologicznych obserwowanych w kolejnych latach. Stężenia zarodników Didymella charakteryzują się skrajnymi wartościami i asymetrycznym rozkładem zarówno w całym sezonie jak i w poszczególnych dniach, tygodniach i miesiącach. Do charakterystyki takich danych nie można stosować średniej arytmetycznej i odchylenia standardowego. Do ustalenia średniego stężenia i opisu jego zmienności wybrano wartość mediany i kwartyli (25% i 75%). Sezon występowania zarodników podzielono na okres przed- i poszczytowy. Do wyznaczenia dnia z najwyższą koncentracją wykorzystano rozkład median w sezonie. Wahania stężeń zarodników były opisane za pomocą funkcji wykładniczej. Najniższy procent 186 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz wyjaśnionych zmian uzyskano dla oryginalnych danych, a najwyższy kiedy koncentracje w kolejnych dniach sezonu były wyrażone jako mediany. Wyniki analizy wielokrotnej regresji krokowej wskazują, że najniższy procent wyjaśnionej zmienności stężeń uzyskano dla danych oryginalnych, a najwyższy dla koncentracji przedstawionych jako mediany, a czynniki meteorologiczne jako średnie arytmetyczne. W obu okresach sezonu, przedi poszczytowym, najważniejszym czynnikiem wpływającym na wahania stężeń zarodników była temperatura minimalna, która wyjaśniała wysoki procent zmian koncentracji. Wstęp Grzyby i ich zarodniki w powietrzu odgrywają znaczącą rolę jako aeroalergeny w wielu regionach świata. Rosną w otoczeniu człowieka we wszystkich strefach klimatycznych. Są obecne w wodzie, glebie i powietrzu, a ich zarodniki są rozprzestrzeniane poprzez powietrze, wodę, zwierzęta i ludzi. Głównym nośnikiem pasywnie przenoszącym zarodniki jest powietrze (Govi 1992). Stężenie zarodników w atmosferze jest wynikiem interakcji między biologicznymi i środowiskowymi czynnikami. Najważniejszymi czynnikami wpływającymi na rozwój grzybów jest temperatura powietrza i wilgotność względna powietrza. Grzyby powodują wiele chorób alergicznych u ludzi. Najczęściej występująca alergia inhalacyjna dotyczy górnych i dolnych dróg oddechowych, które są łatwo penetrowane przez zarodniki z powodu ich małych rozmiarów od 100 do 2 µm. Badania występowania i rozprzestrzeniania zarodników różnych grzybów, z zastosowaniem metody wolumetrycznej, są prowadzone od dawna w Europie (Larsen 1981, Corden i Millington 1994, Nikkels i wsp. 1996, Kurkela 1997, Gonianakis i wsp. 2005, Grinn­‑Gofroń i Mika 2008), w Ameryce Północnej (Levetin 1991, Craig i Levetin 2000), Australii (Bass i Morgan 1997, Mitakakis i wsp. 1997, Mitakakis i Guest 2001), a także w Azji Mniejszej (Shaheen 1992, Al­‑Suwaine i wsp. 1999). Didymella należy do rodziny Pleosporaceae, rzędu Pleosporales i klasy Ascomycetes (Workowce), stanowiącej największą grupę grzybów liczącą ponad 30 000 gatunków. Didymella jest saprotroficznym lub słabo patogennym grzybem występującym na liściach pszenicy, żyta, jęczmienia i ziemniaków (Allitt 1986, Corden i Millington 1994). Jest też odpowiedzialna za tzw. czarną zgniliznę pomidorów, która powoduje masowe gnicie i opadanie owoców (Szweykowska i Szweykowski 1999). Wysokie stężenie zarodników Didymella występuje w okresie letnim (czerwiec–sierpień) w pobliżu upraw zbóż, na których Didymella pasożytuje. Uprawy zbóż dostarczają dużej ilości substratu do wzrostu grzybni. Stężenia zarodników Didymella znacznie obniżają się po okresie żniw. Badania prowadzone w Anglii w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku sugerowały, że wysokie temperatury Stężenia zarodników Didymella w Krakowie... 187 podczas kilku dni poprzedzających silne burze z wyładowaniami atmosferycznymi w Birmingham spowodowały nagły wzrost liczby zarodników Didymella i w konsekwencji wzrost liczby ostrych przypadków astmy (Packe i Ayres 1985). Tę sugestię potwierdzają inne badania przeprowadzone również w Anglii, w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, które wskazują, że temperatura około 20oC w okresie przeddeszczowym jest prawdopodobnie czynnikiem wpływającym na uwalnianie, rozprzestrzenianie i stężenie zarodników Didymella (Corden i Millington 1994). Celem badań było prześledzenie dziesięcioletniego okresu występowania zarodników Didymella i opisanie trendu koncentracji w okresach przed- i poszczytowym oraz ustalenie, które z wytypowanych czynników meteorologicznych (maksymalna i minimalna temperatura, względna wilgotność powietrza, opady, usłonecznienie, prędkość wiatru) wpływają najsilniej na zmiany koncentracji zarodników. Materiał i metody Koncentracje zarodników Didymella były analizowane na podstawie danych uzyskanych w Krakowie w latach 1997–2006. Kraków jest usytuowany w regionie, gdzie są częste zmiany pogody wywołane ścieraniem się wilgotnych mas powietrza pochodzenia polarno­‑morskiego napływających z północnego Atlantyku z suchymi kontynentalnymi masami ze wschodu. Tworzącym się frontom atmosferycznym, w związku z napływem różnych mas powietrza i ich przesunięciom, towarzyszą zwykle gwałtowne zmiany wartości poszczególnych elementów meteorologicznych (Medwecka­‑Kornaś 1972). Średnia roczna temperatura powietrza w Krakowie wynosi 7,7oC, a średnie temperatury stycznia i lipca odpowiednio –3,4oC i 17,6oC. Średnie roczne wartości usłonecznienia w ciągu doby wynoszą 3,9 godziny, chociaż od kwietnia do września 5,7 godziny. Średnia roczna opadów to ok. 700 mm. Najwyższy poziom opadów jest notowany w miesiącach letnich (czerwiec–sierpień). W tych miesiącach spada w Polsce średnio prawie 40% całorocznych opadów (Dynowska 1991). Średnia wilgotność względna powietrza wynosi 79%, wiatry z kierunku zachodniego i południowo­‑zachodniego są dominujące, a średnia długość sezonu wegetacyjnego wynosi ponad 220 dni (Woś 1999). Pomiary koncentracji zarodników Didymella w powietrzu atmosferycznym były wykonane przy zastosowaniu metody wolumetrycznej z użyciem aparatu Burkarda, zmodyfikowanej wersji aparatu Hirsta (Hirst 1952). Średnie dobowe stężenie zarodników w 1 m3 powietrza w ciągu doby uzyskano poprzez liczenie zarodników w godzinnych przedziałach czasowych doby w jednym horyzontalnym, położonym centralnie pasie preparatu i pomnożenie tej liczby przez współczynnik 188 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz konwersji odpowiedni dla danego mikroskopu i powiększenia. Liczenie zarodników w pasie horyzontalnym pozwala uniknąć pominięcia nagłego pojawienia się zarodników w krótkich odstępach czasu (BAF 1994). Przedmiotem analizy były koncentracje zarodników Didymella w latach 1997–2006, wykrycie i opisanie trendu koncentracji w okresach przed- i poszczytowym sezonu oraz ustalenie, które z wytypowanych czynników meteorologicznych (maksymalna i minimalna temperatura, wilgotność względna, opady, usłonecznienie, prędkość wiatru) mają istotny i największy wpływ na zmiany koncentracji (analiza regresji wielokrotnej). Wszystkie obliczenia wykonano za pomocą programu Statistica wersja 8. Hipotezy statystyczne weryfikowano na poziomie α = 0,05. Wyniki Koncentracje zarodników Didymella wykazują sezonowe wahania w kolejnych latach, jednak od 1997 r. nie zaobserwowano trendu wzrostu koncentracji zarodników w okresie od czerwca do sierpnia (ryc. 1). Koncentracje zarodników Didymel‑ la charakteryzują się występowaniem wartości skrajnych, a ich rozkłady asymetrią. Do charakterystyki takich danych nie można zastosować średniej arytmetycznej oraz odchylenia standardowego, dlatego do ustalenia średniej koncentracji i opisu jej zmienności wybrano wartość medialną (medianę) i kwartyle (25% i 75%) (ryc. 2). Rozkład koncentracji zarodników Didymella w kolejnych dniach sezonu ich występowania w ciągu badanego dziesięciolecia przedstawiono na rycinie 3. Najwyższą wartość mediany (215 zarodników w 1 m3) stwierdzono w 42 dniu sezonu, tj. 12 lipca. Dla porównania, najwyższa średnia koncentracja (331 zarodników w 1 m3) wystąpiła 20 lipca, tj. w 50 dniu sezonu, a najwyższą koncentrację (1926 zarodników w 1 m3) stwierdzono w 52 dniu sezonu, czyli 21 lipca. Sezon został podzielony na dwa okresy: przed- i poszczytowy, w oparciu o pracę Toro i wsp. (1998) i ich stwierdzenie, że okresy te są różne i nie można wspólnie rozpatrywać danych z tych okresów. Do wyznaczenia dnia z najwyższą koncentracją posłużono się rozkładem median w sezonie (ryc. 4). Stężenia zarodników Didymella w Krakowie... Rycina 1. Linia trendu koncentracji zarodników Didymella w Krakowie w latach 1997–2006 Rycina 2. Koncentracje zarodników Didymella w 11 centralnych dniach sezonu. Wykresy skonstruowano na podstawie n = 10 obserwacji 189 190 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz Rycina 3. Koncentracja zarodników Didymella w kolejnych dniach sezonu. Wykresy skonstruowano na podstawie n = 10 obserwacji Rycina 4. Rozkład median i średnich arytmetycznych koncentracji w kolejnych dniach sezonu. Mediany wyznaczano, średnie obliczano na podstawie n =10 obserwacji Stężenia zarodników Didymella w Krakowie... 191 Rycina 5. Trend koncentracji zarodników Didymella w okresie przed- i poszczytowym. Model wykładniczy nieliniowy linearyzowany zastosowano dla dobowych koncentracji zarodników Didymella wyrażonych w formie median. W okresie przedszczytowym sezonu koncentracje zarodników wzrastają, a po osiągnięciu mniej lub bardziej wyraźnego szczytu maleją. Tę tendencję wzrostową w okresie przedszczytowym i malejącą w okresie poszczytowym można opisać za pomocą odpowiedniej funkcji. W przypadku Didymella najlepsze dopasowanie do zaobserwowanych koncentracji wykazała funkcja wykładnicza. Stwierdzono, że najniższy procent wyjaśnionej przez model zmienności uzyskiwano dla danych oryginalnych, a najwyższy wówczas, gdy koncentracje w kolejnych dniach sezonu wyrażano jako mediany. W tabeli 1 przedstawiono procent wyjaśnionej zmienności w okresie przedszczytowym za pomocą modelu wykładniczego dla danych oryginalnych i przekształconych (mediany). Relacje między zastosowanym modelem (nieliniowym i linearyzowanym) oraz rodzajem użytych danych stwierdzono również w okresie poszczytowym. Relacje te można wyjaśnić tym, że dane oryginalne koncentracji charakteryzują się wartościami skrajnymi i asymetrią rozkładu, co 192 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz sprawia, że ich zmienność jest bardzo duża, a dopasowanie modelu do oryginalnych danych jest słabe i wyjaśnia tylko 16% (R2%) zmienności (tab. 1). Zlogarytmowanie danych (model nieliniowy linearyzowany) osłabia wpływ wartości skrajnych i tym samym zmniejsza zmienność koncentracji. W efekcie model wykładniczy wyjaśnia dwa razy więcej zmian niż poprzednio (R2 34,1%). Przedstawienie dobowych koncentracji w formie median jeszcze bardziej zmniejsza zmienność koncentracji, co wyraża się jeszcze lepszym dopasowaniem modelu wykładniczego. Najlepsze dopasowanie i najwyższy procent wyjaśnionej zmienności uzyskano po zlogarytmowaniu median (model nieliniowy linearyzowany, R2 84,2%) (tab. 1). Linia trendu koncentracji zarodników Didymella w okresie przed- i poszczytowym wraz z dopasowaną funkcją wykładniczą, gdzie dobowe koncentracje wyrażone są w formie median jest przedstawiona na rycinie 5. Przeprowadzona analiza regresji dla dopasowania funkcji wykładniczej do koncentracji zarodników w przed- i poszczytowym okresie wskazuje, że dopasowanie funkcji w obu okresach jest bardzo dobre, a procent wyjaśnionej zmienności koncentracji przez model jest wysoki i wynosi 84% w okresie przedszczytowym i 89% w okresie poszczytowym (tab. 2). Tabela 1. Dopasowanie modelu wykładniczego do koncentracji zarodników Didymella w okresie przedszczytowym dla danych oryginalnych (1997–2006) i przekształconych (mediany). R – współczynnik korelacji wielokrotnej, R2 – współczynnik determinacji. Parametry wszystkich modeli są istotne Koncentracja/dane Model R R2 oryginalne Nieliniowy 0,3957 0,1566 oryginalne Nieliniowy linearyzowany 0,5838 0,3408 mediany Nieliniowy 0,8566 0,7338 mediany Nieliniowy linearyzowany 0,9175 0,8419 Tabela 2. Wynik regresji dla dopasowania funkcji wykładniczej (model nieliniowy linearyzowany). F – wartość statystyki testu, p – prawdopodobieństwo, R – współczynnik korelacji wielokrotnej, R2 – współczynnik determinacji, R2p – poprawiony współczynnik determinacji Funkcja wykładnicza: model nieliniowy linearyzowany Okres przedszczytowy (1–42 dni) Okres poszczytowy (42–92 dni) F(1, 40) = 212,96; p = 0,000 F(1, 49) = 405; p = 0,000 Stężenia zarodników Didymella w Krakowie... 193 Funkcja wykładnicza: model nieliniowy linearyzowany Okres przedszczytowy (1–42 dni) Okres poszczytowy (42–92 dni) R = 0,9175; R = 0,8419; R p = 0,8379 R = 0,9446; R2 = 0,8922; R2p = 0,8900 log10(MEkonc+1) = –0,1121+DNI*0,0553 log10(MEkonc+1) = 4,0285+DNI*(–0,0428) 2 2 Trend koncentracji z dopasowaną funkcją wykładniczą nie mówi o czynnikach, które powodują zmiany koncentracji, dlatego przeprowadzono analizę wielokrotnej regresji krokowej, by ustalić wpływ wybranych czynników meteorologicznych na koncentrację zarodników Didymella w sezonie. W analizie regresji wykorzystano moduł regresji krokowej wstecznej i postępującej. Badano wpływ sześciu czynników meteorologicznych (maksymalna i minimalna temperatura, względna wilgotność powietrza, opady, usłonecznienie, prędkość wiatru) na koncentracje zarodników (tab. 3). Stwierdzono, że najniższy procent zmienności wyjaśnionej przez model regresji uzyskano dla danych oryginalnych, a najwyższy wówczas, gdy koncentracje w kolejnych dniach sezonu wyrażono jako mediany, a czynniki meteorologiczne jako średnie arytmetyczne. Zmienne niezależne: TMAKS, TMIN, wilgotność względna i prędkość wiatru mają w przybliżeniu rozkład normalny lub do niego zbliżony, dlatego można dla tych zmiennych obliczyć średnie arytmetyczne. Zmienne: usłonecznienie i opady dość znacznie odbiegają od rozkładu normalnego, a nawet symetrycznego, z powodu dość dużej liczby wartości zerowych. W przypadku tych zmiennych zastosowano przekształcenie logarytmiczne: log10 (usłonecz + 1) oraz log10 (opad + 1). Pozwoliło to zmniejszyć asymetrię tych zmiennych. Wyniki regresji krokowej, zarówno wstecznej jak i postępującej, w okresie przed- i poszczytowym przedstawiają się tak samo. Wszystkie parametry równań regresji są istotne (tab. 3). W okresie przedszczytowym 58% obserwowanej zmienności koncentracji zarodników Didymella można wyjaśnić wpływem temperatury minimalnej. W okresie poszczytowym, model regresji wyjaśnia 43% zmienności zmiennej zależnej wpływem temperatury minimalnej, a 4,6% zmienności wpływem opadów. Dyskusja Występowanie zarodników Didymella w powietrzu w okresie letnim (czerwiec– sierpień) stwierdzono już we wcześniejszych pracach (Adams 1964, Frankland i Gregory 1973, Harries i wsp. 1985, Allitt 1986, Corden i Millington 1994, Richardson 1996, Grinn­‑Gofroń i Mika 2008). Ponieważ znany jest wpływ czynników 194 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz meteorologicznych na obecność zarodników Didymella w powietrzu, zostały podjęte badania w celu ustalenia, który czynnik ma najsilniejszy wpływ na zmiany koncentracji zarodników w sezonie (Frankland i Gregory 1973, Packe i Ayres 1985, Wahl i Kersten 1991, Corden i Millington 1994, Stępalska i Wołek 2005). Wcześniejsze badania (Harries i wsp. 1985, Wahl i Kersten 1991) dotyczyły krótkich okresów monitoringu zarodników Didymella. W obecnych badaniach monitoring koncentracji zarodników trwał od 1997 do 2006 r. Analizowano również zależności między koncentracją zarodników a czynnikami meteorologicznymi. Wyniki analizy regresji wielokrotnej wykonanej w Krakowie wyraźnie wskazują na zależność między koncentracją zarodników Didymella a temperaturą. Podobny rezultat uzyskali Corden i Millington (1994), Jones i Harrison (2004), Stępalska i Wołek (2005) oraz Grinn­‑Gofroń i Mika (2008). Jednak Wahl i Kersten (1991) byli odmiennego zdania i stwierdzili w swych badaniach, że temperatura nie wpływa silnie na procesy uwalniania i rozprzestrzeniania zarodników Didymella w powietrzu. Podobnie Arseniuk i wsp. (1998) stwierdzili słaby związek między koncentracją a temperaturą, ale to mogło prawdopodobnie wynikać z faktu, że temperatura miała raczej wpływ na wzrost zarodników, a nie na ich rozprzestrzenianie. Li i Kendrick (1995) podając wyniki swoich badań stwierdzili, że generalnie koncentracje zarodników różnych taksonów grzybów zmieniają się wraz z maksymalną, minimalną i średnią temperaturą, średnią prędkością wiatru, wilgotnością względną i opadami, jednak temperatura minimalna wpływa najsilniej na koncentracje zarodników w sezonie. Podobne wyniki zostały podane dla Krakowa i Szczecina, gdzie autorzy sugerują, że temperatura minimalna była najważniejszym czynnikiem wpływającym na koncentracje zarodników. W przypadku Szczecina również wilgotność względna powietrza, w jednym z badanych sezonów wpływała istotnie na koncentracje (Stępalska i wsp. 2012). W obecnych badaniach temperatura minimalna również miała największy wpływ na koncentracje zarodników Didymella, zwłaszcza w okresie przedszczytowym sezonu. We wcześniejszych badaniach przeprowadzonych w Krakowie, oprócz temperatury minimalnej także wilgotność względna wpływała na koncentracje zarodników Didymella w okresie przedszczytowym, jednak procent wyjaśnionych przez wilgotność względną zmian koncentracji był bardzo niski (Stępalska i Wołek 2005). Zależność między uwalnianiem zarodników Didymella a warunkami odpowiedniej wilgotności jest dobrze znana (Frankland i Gregory 1973, Harries i wsp. 1985, Corden i Millington 1994). Wahl i Kersten (1991) sugerowali, że zarodniki Didymella mogą być rozprzestrzeniane przez krople deszczu, lecz to nie zostało potwierdzone przez ich własne dane, które wykazały, że uwalnianie zarodników w bezdeszczową noc odbyło się o tej samej porze jak i podczas deszczowej nocy Stężenia zarodników Didymella w Krakowie... 195 i było o 15% większe. Badania prowadzone w Szkocji dowodziły, że deszcz nie jest konieczny do wzrostu koncentracji zarodników. Najwyższe koncentracje wystąpiły kilka dni po ostatnich opadach deszczu (Richardson 1996). Ponieważ wiadomo, że zarodniki Didymella są aktywnie uwalniane do atmosfery wcześnie rano (Frankland i Gregory 1973, Corden i Millington 1994, Stępalska i Wołek 2009), Richardson (1996) wnioskował, że raczej wysoka wilgotność, wynikająca z niskiej temperatury i formowania się rosy we wczesnych godzinach porannych, była przyczyną wysokich koncentracji zarodników a nie deszcz. Ten wniosek nie potwierdza się w obecnych, dziesięcioletnich badaniach. W okresie poszczytowym sezonu oprócz temperatury minimalnej, która wyjaśnia 43% zmian koncentracji, również opady mają wpływ na zmiany koncentracji zarodników Didymella, chociaż wyjaśniają niewielki procent tych zmian (4,6%). McCartney (1991) w swych badawczych dociekaniach stwierdził, że sposoby rozprzestrzeniania zarodników grzybów są odmienne dla różnych gatunków i dla tych samych gatunków, ale w różnych lokalizacjach i okresach czasu. Jednak mechanizmy kierujące procesem rozprzestrzeniania zarodników są zasadniczo takie same dla ogółu zarodników. Z powyższych rozważań wynika, że takie same czynniki meteorologiczne mogą w różny sposób wpływać na różne okresy cyklu życiowego (wzrost zarodników, wielkość źródła, emisja zarodników) oraz że wpływ każdego czynnika meteorologicznego na koncentracje zarodników może różnić się z roku na rok z powodu skrajnych wartości innych czynników (Jones i Harrison 2004). Wnioski 1. Brak trendu wzrostu w koncentracji zarodników Didymella w Krakowie w latach 1997–2006. 2. Niski procent zmian koncentracji zarodników wyjaśnionych przez model wykładniczy dla danych oryginalnych (R2 = 16%) i wysoki procent dla danych wyrażonych w formie median (R2 = 84%). 3. W okresie przedszczytowym sezonu występowania zarodników najważniejszym czynnikiem była temperatura minimalna, wyjaśniała 58% zmienności koncentracji. 4. W okresie poszczytowym sezonu temperatura minimalna nadal była czynnikiem najważniejszym, wyjaśniała 43% zmian w koncentracji. 196 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz Spis literatury Adams K. F., 1964. Year to year variation in the fungus spore content of the atmosphere. Acta Allergologica, XIX, 1: 11–50. Al­‑Suwaine A. S., Hasnain S. M., Bahkali A. H., 1999. Viable airborne fungi in Riyadh, Saudi Arabia. Aerobiologia, 15(2): 121–130. Allitt U., 1986. Identity of airborne hyaline, one­‑septate ascospores and their relation to inhalant allergy. Transactions of the British Mycological Society, 87(1): 147–154. Arseniuk E., Góral T., Scharen A. L., 1998. Seasonal patterns of spore dispersal of Phaeos‑ phaeria spp. and Stagonospora spp. Plant Disease, 82: 187–194. BAF, 1994. Airborne Pollens and Spores: A guide to trapping and counting. Harpenden: The British Aerobiology Federation. Bass D., Morgan G., 1997. A three year (1993–1995) calendar of pollen and Alternaria mould in the atmosphere of south western Sydney. Grana, 36(5): 293–300. Corden J. M., Millington W. M., 1994. Didymella ascospores in Derby. Grana, 33(2): 104–107. Craig R. L., Levetin E., 2000. Multi­‑year study of Ganoderma aerobiology. Aerobiologia, 16(1): 75–81. Dynowska I., 1991. Obieg wody. [W:] Geografia Polski. Środowisko Przyrodnicze, Starkel L. (Red.). Warszawa: PWN, 355–387. Frankland A. W., Gregory P. H., 1973. Allergenic and agricultural implications of airborne ascospore concentrations from a fungus Didymella exitialis. Nature, vol. 245: 336–337. Gonianakis M., Neonakis I., Darivianaki E., Gonianakis I., Bouros D., Kontou­‑Fili K., 2005. Airborne Ascomycotina on the Island of Crete: Seasonal patterns based on an 8-year volumetric survey. Aerobiologia, 21(1): 69–74. Govi G., 1992. Aerial diffusion of phytopathogenic fungi. Aerobiologia, 8(1): 84–93. Grinn­‑Gofroń A., Mika A., 2008. Selected airborne allergenic fungal spores and meteorological factors in Szczecin, Poland, 2004–2006. Aerobiologia, 24(2): 89–97. Harries M. G., Lacey J., Tee R. D., Cayley G. R., Newman Taylor A. J., 1985. Didymella exitialis and late summer asthma. The Lancet, 1(8437): 1063–1066. Hirst J. M., 1952. An automatic volumentric spore trap. Annals of Applied Biology, 39(2): 257–265. Jones A. M., Harrison R. M., 2004. The effects of meteorological factors on atmospheric bioaerosol concentrations – a review. Science of the Total Environment, 326(1): 151–180. Kurkela T., 1997. The number of Cladosporium conidia in the air in different weather conditions. Grana, 36(1): 54–61. Larsen L. S., 1981. A three­‑year­‑survey of microfungi in the air of Copenhagen 1977–79. Allergy, 36(1): 15–22. Levetin E., 1991. Identification and concentration of airborne basidiospores. Grana, 30(1): 123–128. Stężenia zarodników Didymella w Krakowie... 197 Li D.-W., Kendrick B., 1995. A year­‑round comparison of fungal spores in indoor and outdoor air. Mycologia, 87(2): 190–195. McCartney H. A., 1991. Airborne dissemination of plant pathogens. Journal of Applied Bacteriology, 70: 498–598. Medwecka­‑Kornaś A., 1972. Czynniki naturalne wpływające na rozmieszczenie geograficzne roślin w Polsce. [W:] Szata roślinna Polski. T. 1, Szafer W., Zarzycki K. (Red.). Warszawa: PWN: 35–94. Mitakakis T., Ong E. K., Stevens A., Guest D., Knox R. B., 1997. Incidence of Cladospo‑ rium, Alternaria and total fungal spores in the atmosphere of Melbourne (Australia) over three years. Aerobiologia, 13(2): 83–90. Mitakakis T. Z., Guest D. I., 2001. A fungal spore calendar for the atmosphere of Melbourne, Australia, for the year 1993. Aerobiologia, 17(2): 171–176. Nikkels A. H., Terstegge P., Spieksma F. Th. M., 1996. Ten types of microscopically identifiable airborne fungal spores at Leiden, The Netherlands. Aerobiologia, 12(1): 107–112. Packe G. E., Ayres J. G., 1985. Asthma outbreak during a thunderstorm. The Lancet, 2(8448): 199–203. Richardson M. J., 1996. The occurrence of airborne Didymella spores in Edinburgh. Mycological Research, 100(2): 213–216. Shaheen I., 1992. Aeromycology of Amman area, Jordan. Grana, 31(3): 223–228. Stępalska D., Wołek J., 2005. Variation in fungal spore concentrations of selected taxa associated to weather conditions in Cracow, Poland, in 1997. Aerobiologia, 21(1): 43–52. Stępalska D., Wołek J., 2009. Intradiurnal periodicity of fungal spore concentrations (Al‑ ternaria, Botrytis, Cladosporium, Didymella, Ganoderma) in Cracow, Poland. Aerobiologia, 25(4): 333–340. Stępalska D., Grinn­‑Gofroń A., Piotrowicz K., 2012. Occurrence of Didymella ascospores in western and southern Poland in 2004–2006. Aerobiologia, 28(2): 153–159. Szweykowska A., Szweykowski J., 1999. Botanika. T. II, Systematyka. Warszawa: PWN. Toro F. J., Recio M., del Mar Trigo M., Cabezudo B., 1998. Predictive models in aerobiology: data transformation. Aerobiologia 14: 179–184. Wahl P.-G., Kersten W., 1991. Fusarium and Didymella – neglected spores in the air. Aerobiologia, 7(2): 111–117. Woś A., 1999. Klimat Polski. Warszawa: PWN. Didymella spore concentrations in Cracow in 1997–2006 Abstract Didymella is a saprobic or weakly pathogenic fungus found on wheat and barley leaves and its ascospores have been implicated in late summer asthma. Didymella is a member of the Pleosporaceae family, Pleosporales order belonging to the Ascomycetes class. The aim of the study was to investigate a ten­‑year period of occurrence of Didymella spores 198 Danuta Stępalska, Jerzy Wołek, Katarzyna Piotrowicz in order to find a trend in fungal spore concentration in the pre- and post­‑peak periods and to analyse the relationship between spore concentration and meteorological factors (maximum and minimum temperature, relative humidity, precipitation, sunshine hours, wind velocity). The analysis was performed on the basis of data collected in Cracow using the volumetric method in 1997–2006. Didymella spore concentrations showed seasonal fluctuations. There was no evidence of an upward trend in the June–August seasonal concentrations since 1997. On the basis of our long­‑term observations, it was determined that the Didymella spore season lasted 92 days (from 1 June to 31 August). The data necessary for the analysis were arranged in such a way that on each day of the season values were recorded for spore concentrations and meteorological factors observed in the successive years. Didymella spore concentrations are characterized by the occurrence of extreme values and asymmetric distribution both in the entire spore season and in particular days, weeks and months. In such a situation, the arithmetic mean and standard deviation cannot be applied. Therefore, to determine the average concentration and describe its variation, the median and quartile (25% and 75%) were selected. The fungal spore season was divided into the pre- and post­‑peak period. To determine the peak day, the median distribution in the season was used. The increase and decrease in spore concentrations were described using the exponential function. The lowest percentage of the explained variation was obtained for the original data, while the highest one when the concentration on consecutive days of the season was expressed as median. The results of stepwise multiple regression analysis indicated the lowest percentage of the explained variation for the original data and the highest one when the concentration was presented as median and meteorological factors as arithmetic mean. In both the pre- and post­‑peak period, minimum temperature was the most influential variable and explained a high percentage of the observed variation in spore concentrations. Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu w okresie dziesięciolecia (2005–2014) [1] Joanna Kaczmarek, [1] Adam Dawidziuk, [2] Idalia Kasprzyk, [1] Małgorzata Jędryczka [1] Polska Akademia Nauk, Instytut Genetyki Roślin, Poznań [2] Uniwersytet Rzeszowski, Katedra Biologii Środowiska Streszczenie W przypadku grzybów chorobotwórczych monitorowanie obecności i stężenia zarodników w powietrzu dotyczy okresów, w których wywołują one objawy chorobowe. Grzyby z rodzaju Leptosphaeria są przyczyną chorób wielu roślin uprawnych. Gatunki L. maculans i L. biglobosa zazwyczaj występują łącznie, w tym samym czasie i przestrzeni, maja podobne cykle życiowe, tworzą owocniki i zarodniki o zbliżonym kształcie i oba przyczyniają się do obniżenia plonowania rzepaku. Celem niniejszych badań była ocena zagrożenia rzepaku ozimego na Podkarpaciu z powodu suchej zgnilizny kapustnych, wywoływanej przez wspomniane patogeny. Niniejsze opracowanie jest pierwszym zbiorczym zestawieniem wyników oznaczania sezonowych zmian stężenia zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa w tym regionie. Badania wykonano w latach 2005–2014, zarówno w okresie wiosennym (marzec–maj) jak i jesiennym (wrzesień–listopad), przy pomocy siedmiodniowej pułapki wolumetrycznej typu Hirsta (Lanzoni, Bolonia, Włochy) umieszczonej na ziemi, z otworem wlotowym na poziomie łanu rzepaku. Stwierdzono, że przebieg sezonów zarodnikowych był bardzo nieregularny, zwłaszcza w okresie wiosennym. Co roku zarówno pierwsze zarodniki Leptosphaeria spp. jak też ich najwyższe stężenia obserwowano w powietrzu w bardzo zróżnicowanych terminach. Nie stwierdzono zależności pomiędzy uwalnianiem zarodników w sezonie wiosennym i jesiennym, ani pod względem początku lub końca sezonu, ani jego przebiegu, ani też sumy zarodników. Zarówno w okresie wiosennym jak i jesiennym średnie stężenia zarodników w badanym okresie były podobne i wynosiły odpowiednio 4.8 i 4.5 zarodnika w 1 m3. Wahania stężeń zarodników były znaczne, ponad 90­‑krotne (0.3–27.5 zarodników w 1 m3). Wiosną różnica pomiędzy najwcześniejszym a najpóźniejszym terminem pojawienia się zarodników tych 200 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... grzybów w powietrzu wynosiła ponad 2 miesiące (1 marca–5 maja). Jesienią okres ten był znacznie bardziej zwarty (8 dni) i wahał się jedynie pomiędzy 9 a 17 września. Najwyższe stężenie zarodników w okresie wiosennym obserwowano od 13 marca do 5 maja, a jesienią od 10 września do 21 października. Frekwencja zarodników w powietrzu określona odsetkiem dni ich detekcji w każdym z sezonów także była bardzo silnie zróżnicowana i wahała się od 1 do 43.3% dni w sezonie wiosennym oraz od 8.7 do 56.5% dni w sezonie jesiennym. W sezonie wiosennym zarodniki stwierdzano w powietrzu przez 15% dni, natomiast jesienią okres ten był dwukrotnie dłuższy. Nieregularność przebiegu sezonów zarodnikowych grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa oraz rosnąca popularność uprawy rzepaku w rejonie Podkarpacia potwierdzają potrzebę prowadzenia monitoringu aerobiologicznego, jako jednego z ważnych elementów integrowanej ochrony roślin. Wstęp Grzyby należące do rodzaju Leptosphaeria sp. stosunkowo często występują w powietrzu (Grinn­‑Gofroń i Mika 2008) i są w związku z tym uważane za źródło potencjalnych alergenów (Grinn­‑Gofroń 2008). Jak dotąd brak jednak dowodów na ich działanie alergizujące, natomiast wiele gatunków Leptosphaeria bezpośrednio przyczynia się do chorób roślin. Fitopatogeniczne gatunki z rodzaju Leptosphaeria podlegają nieco innej ocenie pod względem ich sezonowego występowania aniżeli rodzaje i gatunki roślin i grzybów alergennych. Ze względu na wywoływanie chorób roślin uprawnych, ich rytm występowania jest interesujący z punktu widzenia ich ochrony. Sezonowość oznacza w tym przypadku dostosowanie się do biologii rośliny, którą poraża dany patogen z uwzględnieniem specyfiki przebiegu procesu patogenezy. Ze względu na koszty oraz wysiłki organizacyjne związane z monitorowaniem stężenia zarodników grzybów chorobotwórczych wobec roślin uprawnych, sezony badawcze są zatem ograniczane do okresów, w których zarodniki danego patogenu są zdolne do wywołania takich objawów chorobowych, które mogą wpłynąć na plon lub znaczną utratę jego jakości. Badania sezonowych zmian stężenia zarodników grzybów fitopatogenicznych prowadzone są w warunkach polowych, w okresie wegetacji określonej rośliny uprawnej, zazwyczaj w początkowych fazach jej rozwoju lub okresach szczególnej wrażliwości, np. kwitnienia. Ze względu na potrzebę prowadzenia badań przy zastosowaniu pułapek naziemnych w naturalnych warunkach w polu, czasem w lokalizacjach odległych od siedzib ludzkich, występują szczególne przesłanki, by monitoring ograniczać w czasie do wybranych okresów, związanych z fazami rozwoju roślin uprawnych. W przypadku grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa inokulum w formie zarodników stadium workowego stanowi zagrożenie podczas uwalniania Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 201 się askospor z owocników rozwijających się na resztkach pożniwnych roślin porażonych w poprzednim sezonie wegetacyjnym (Williams 1992; Weber i Karolewski 1997; Huang i wsp. 2005; Dawidziuk i wsp. 2008, 2010ab). Szczególne zainteresowanie badaczy kierowane jest na interakcję pomiędzy wymienionymi patogenami a roślinami rzepaku. W naszym kraju szczególne zagrożenie dotyczy form ozimych, które stanowią 95–97% uprawy rzepaku (Rosiak 2005). Znaczny areał uprawy rzepaku w Polsce, wahający się w ostatnich latach pomiędzy 700 a 800 tys. ha, przesądza o wielkim znaczeniu tej rośliny w produkcji rolniczej i przychodach z jej prowadzenia. Rzepak jest najważniejszą rośliną oleistą klimatu umiarkowanego i chłodnego. Jest on źródłem szczególnie cenionych w ostatnich latach olejów roślinnych, o znakomitym składzie przewyższającym pod względem nienasyconych kwasów tłuszczowych tak cenne rośliny, jak: soja, oliwki, słonecznik czy palme oleistą (Szostak 2005). Wysoka opłacalność uprawy rzepaku doprowadziła do rozpowszechnienia tej rośliny. W latach 2009–2012 Polska zajmowała 3–4 miejsce w produkcji rzepaku w UE z 10–11% udziałem (www. faostat.org). Równolegle, wysiłkiem hodowców uzyskano formy o bardzo zbliżonym pokroju i rozwoju roślin. Dostosowanie rozwoju odmian rzepaku tworzących nasiona o wysokim i pożądanym pod względem składu zestawie kwasów tłuszczowych do naturalnego rytmu zmieniających się pór roku powoduje, iż rozwój roślin różnych odmian przebiega bardzo podobnie. Spoglądając na to zjawisko od strony fitopatologicznej, nie dziwi zatem, iż patogeny, które zdołały przystosować swoje cykle życiowe do faz biologicznych roślin­‑gospodarzy, osiągnęły sukces i są zarówno rozpowszechnione jak i groźne dla zdrowotności roślin. Z punktu widzenia badań prowadzonych przy zastosowaniu metod aerobiologicznych i przy wizualizacji zarodników technikami mikroskopowymi, szczególnie ważna jest możliwość identyfikacji zarodników na podstawie cech morfologicznych. Pod tym względem grzyby rodzaju Leptosphaeria, z uwagi na specyfikę wyglądu zarodników, są szczególnie wdzięcznym obiektem. Spory stadium workowego mają charakterystyczne wielkości i kształty. Wszystkie są wrzecionowate, lekko wygięte, zawierają kilka przegród poprzecznych i nigdy nie posiadają komórek pochodzących z podziałów podłużnych (Shoemaker i Brun 2001, Lacey i West 2006). Z tego względu, pomimo różnych wielkości, grubości ścian komórkowych i zabarwienia, wyróżniają się na tle innych zarodników i są stosunkowo łatwe do policzenia. Rzepak porażany jest wyłącznie przez dwa spośród dziesiątek gatunków z rodzaju Leptosphaeria. Gatunek L. maculans uważany jest za szczególnie silnie chorobotwórczy, w odróżnieniu od pokrewnego L. biglobosa – gatunku o mniejszej szkodliwości (Williams i Fitt 1999, Kaczmarek i Jędryczka 2011). Prawdziwość stwierdzenia o zdecydowanie większej szkodliwości gatunku L. maculans jest 202 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... poddawana w wątpliwość, ze względu na jego mniejsze rozpowszechnienie w stosunku do L. biglobosa. Ogromna częstość występowania L. biglobosa, izolowanego w Polsce z porażonych roślin rzepaku już od 30 lat, skłania do przypuszczenia o szkodliwości tego patogenu na równi z L. maculans. W badaniach prowadzonych w Polsce pod koniec lat 80., kiedy z roślin rzepaku izolowano wyłącznie gatunek L. biglobosa, wykazano wyraźny, statystycznie istotny wpływ porażenia rzepaku ozimego przez ten gatunek na plon nasion rzepaku (Jędryczka 2006). Oba gatunki występują zazwyczaj w kompleksie (Kaczmarek i Jędryczka 2011). Ze względu na prawie identyczny kształt i wielkość zarodników obu omawianych gatunków, ich identyfikacja wzrokowa prowadzona z zastosowaniem mikroskopu umożliwia jedynie ich łączne zliczenie, a podział na konkretne gatunki jest możliwy wyłącznie dzięki hodowli na pożywkach płynnych lub agarowych, bądź detekcji molekularnej (Kaczmarek i wsp. 2009, 2010, 2012; Jędryczka i wsp. 2013). Ponadto, podobnie jak w przypadku innych gatunków analiza z zastosowaniem metod molekularnych umożliwia detekcję wariantów sub­‑gatunkowych, np. izolatów o odmiennych allelach awirulencji (Kaczmarek i wsp. 2014b). Wyniki analizy molekularnej, czy to na podstawie immunodetekcji, czy też określania stężeń DNA zawartego w zarodnikach patogenów, były każdorazowo wcześniej standaryzowane na podstawie liczby zarodników obserwowanych pod mikroskopem (Kennedy i wsp. 2000, Williams i wsp. 2001, Calderon i wsp. 2002, Freeman i wsp. 2002, Fraaije i wsp. 2005, Rogers i wsp. 2009). Sezonowe zmiany stężenia zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa w Polsce oznaczano dotąd na Dolnym Śląsku (Kaczmarek i Jędryczka 2008a) oraz Pomorzu (Kaczmarek i Jędryczka 2008b). Badaniami porównawczymi objęto także rejon wschodnich Sudetów, zarówno po polskiej jak i czeskiej stronie łańcucha górskiego (Jędryczka i wsp. 2010b). Jak dotąd wyniki monitoringu w regionie Podkarpacia przedstawiono jedynie dla dwóch sezonów wiosennych 2006–2007 (Dawidziuk i wsp. 2010a) oraz siedmiu sezonów jesiennych 2005–2007 oraz 2009–2012, zestawiając je porównawczo z częściowo tym samym okresem monitoringu prowadzonego w okolicy Kiejdan na Litwie (Piliponyte­‑Dzikiene i wsp. 2014). Niniejsze opracowanie jest pierwszym zbiorczym zestawieniem wyników oznaczania sezonowych zmian stężenia zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu, w okresie dziesięciolecia 2005–2014, zarówno w sezonach wiosennych jak też jesiennych. Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 203 Materiał i metody Charakterystyka lokalizacji doświadczenia Badania prowadzono we wsi Krasne położonej w województwie podkarpackim kilka kilometrów od Rzeszowa. Rzeszów jak i Krasne położone są na Podgórzu Rzeszowskim. Lesistość województwa podkarpackiego wynosi 36.5%, co stawia je na drugim miejscu wśród wszystkich województw naszego kraju. Bliskie okolice Rzeszowa to mozaika lasów i pól uprawnych, w strukturze użytkowania ziemi większą powierzchnię zajmują użytki rolnicze. Krasne jest wsią o krajobrazie typowym dla Podkarpacia. Cechą charakterystyczną jest brak dużych obszarów monokultur. Pola uprawne są kilkuhektarowe, a przy nich zlokalizowane są zabudowania z ogródkami przydomowymi. Uprawia się tu głównie pszenicę, jęczmień, żyto i rzepak. Między polami występują zadrzewienia śródpolne i zagajniki. Częste są łąki kośne, sady wiśniowe i jabłoniowe. W bardzo bliskiej okolicy Krasnego nie ma lasów, najbliższe znajdują się ok. 10 km na północ i są to głównie bory mieszane z sosną i dębem. Współczynnik urbanizacji gminy Krasne wynosi UI = 0,09. Badania aerobiologiczne prowadzono na stanowisku zlokalizowanym w ogrodzie niedaleko niewielkich obszarów upraw zbóż, plantacji porzeczek, a także dużych obszarów nieużytków (50°03'06,5"; 22°05'20,2"). Zabudowę tworzą domy jednorodzinne z trawnikami, małymi ogródkami warzywnymi i rabatami kwiatowymi. Jest to teren dawnego koryta rzeki Wisłok. Pułapkę na zarodniki umieszczono na powierzchni gruntu. Metoda oznaczania stężenia zarodników workowych grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa Badania stężenia zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa prowadzono w sezonach wiosennych (marzec–maj) oraz w sezonach jesiennych (wrzesień–listopad) w latach 2005–2014. Zastosowano metodę wolumetryczną, stosując aparat typu Hirsta (Lanzoni, Bolonia, Włochy). Aparat umieszczony był na poziomie gruntu, jego otwór wlotowy znajdował się na wysokości 1 m nad powierzchnią ziemi. Urządzenie skalibrowano do zasysania 10 litrów powietrza na minutę. Skrzydło, w które aparat jest wyposażony, umożliwiło ustawienie otworu w kierunku wiejącego wiatru. Wewnątrz aparatu znajdował się bęben z taśmą pokrytą mieszaniną wazeliny rozpuszczonej w heksanie, stanowiącej lepik dla zarodników zasysanych wraz z powietrzem. Dzięki mechanizmowi zegarowemu bęben poruszał się ze stałą prędkością 2 mm na godzinę, a pełny obrót wykonywał 204 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... w ciągu 1 tygodnia. Obserwacje mikroskopowe wykonywano pod powiększeniem 400­‑krotnym. Z każdego preparatu zliczano wszystkie zarodniki grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa. Sumę zarodników przeliczano na średnie dzienne stężenie zarodników grzybów w 1 m3 powietrza (Mandrioli i wsp. 1998, Frenguelli 2003, Lacey i West 2006). Do porównania dobowych stężeń pomiędzy sezonami zastosowano nieparametryczny test U Manna­‑Whitneya. Siłę synchronizacji oceniano na podstawie współczynnika korelacji rang Spearmana. Dla testów statystycznych przyjęto α ≤ 0.05. Zarodniki grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa Zliczano zarodniki lekko wrzecionowatego kształtu, z wyraźnymi okrągłymi tworami w środku poszczególnych komórek (ryc. 1). Pod uwagę brano wyłącznie zarodniki o wymiarach w zakresie 40–70 µm i szerokości 6–7 µm w najszerszym miejscu zarodnika. Rycina 1. Zarodnik Leptosphaeria biglobosa (powiększenie 400­‑krotne) Wyniki Pierwsze zarodniki Leptosphaeria notowano w powietrzu w bardzo różnych terminach. Różnice pomiędzy najwcześniejszym (2007 r.) a najpóźniejszym (2008 r.) terminem wyniosły 66 dni. Nie stwierdzono związku pomiędzy datą pierwszego pojawu a datą występowania największego stężenia. Maksymalne dobowe stężenia Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 205 były bardzo niskie za wyjątkiem 2010 r., kiedy stężenie było kilkudziesięciokrotnie wyższe niż w latach 2006–2008 i 2012–2013. Jesienią zarodniki notowano już od połowy września. Od 2005 do 2008 r. maksymalne stężenia występowały w październiku, w kolejnych latach wyraźnie wcześniej, najczęściej w drugiej połowie września (tab. 1). Sezony występowania zarodników Leptosphaeria w powietrzu były bardzo nieregularne. Wiosną nie było okresu, w którym każdego roku zarodniki występowałyby w powietrzu zawsze w tym samym czasie. W 2007 r. zarodniki występowały tylko do połowy marca, a w 2010 r. ostatnie zarodniki zanotowano pod koniec maja. W latach 2006–2009 oraz 2014 okres występowania zarodników w powietrzu był względnie zwarty, choć terminy znacznie się różniły. W pozostałych latach okres ten był dłuższy (do 2 miesięcy), ale wyraźnie rozproszony. Rekordową frekwencję zanotowano w 2014 r. – ponad 40%. W pozostałych latach frekwencja była niska lub bardzo niska, jak w latach 2006, 2008, 2009. W 2009 r. zarodniki występowały w powietrzu tylko przez 3 dni, a rok wcześniej tylko w jednym dniu. Największym podobieństwem cechowały się sezony z lat 2012 i 2013. Współczynnik synchronizacji był największy. Słabe podobieństwo w przebiegu sezonów wykazano dla lat 2009 i 2012 oraz negatywne dla 2010 i 2014 (tab. 1, 2; ryc. 2). Jesienią sezony były bardziej zwarte, szczególnie w 2011 i 2012 (ryc. 3). Największe podobieństwo wykazały sezony z 2012 i 2013. W porównaniu z sezonami wiosennymi częściej pokrywały się, choć synchronizacja nie była wysoka. Największą cechowały się sezony z 2011 i 2012, a najsłabszą z 2008 i 2010 (tab. 3). Również dobowe stężenia były wyższe. Na podstawie analizy statystycznej (test U Manna­‑Whitheya) można stwierdzić, że za wyjątkiem roku 2013 sezony jesienne charakteryzowały się wyższymi dobowymi stężeniami w porównaniu do sezonów wiosennych. Jesienią zarodniki notowano znacznie częściej niż wiosną. Najwyższą frekwencję, ponad 50%, stwierdzono w latach 2011 i 2012. Średnio zarodniki występowały w powietrzu z frekwencją 30.4%, a więc trzykrotnie częściej niż w sezonach wiosennych (tab. 1). Sezonowe sumy zarodników Leptosphaeria znacznie różniły się pomiędzy latami i sezonami. W sezonie wiosennym dobowe stężenia były bardzo niskie, a sezonowa suma rzadko przekraczała wartość 10. Wiosna 2010 była wyjątkowa, ponieważ suma przekroczyła 86 zarodników. W sezonie jesiennym sumy były większe, jednak nie przekraczały progu 25 zarodników, z wyjątkiem 2011 r. Wtedy zanotowano rekordową wartość 180 zarodników. Nie stwierdzono, aby w okresie objętym badaniami wystąpiły jakiekolwiek istotne statystycznie tendencje w sezonowych sumach. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy sumą okresu jesiennego i wiosennego (ryc. 4). 206 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... Rycina 2. Dobowe stężenia zarodników workowych grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa w okresie sezonu wiosennego (marzec–maj), lata 2006–2014 Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 207 Rycina 3. Dobowe stężenia zarodników workowych grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa w sezonie jesiennym (wrzesień–listopad), lata 2005–2013 208 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... Rycina 4. Suma zarodników grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu (Krasne) w okresie: a) sezonu wiosennego (marzec–maj) w latach 2006–2014, b) sezonu jesiennego (wrzesień–listopad) w latach 2005–2013 Tabela 1. Statystyki opisowe dotyczące sezonowych zmian stężenia zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu, w okresie dziesięciolecia 2005– 2014, w okresie wiosennym i jesiennym Najwyższe stężenie m–3 Data najwyższego stężenia Frekwencja (%) Data pierwszego pojawu Najwyższe stężenie m–3 Data najwyższego stężenia Frekwencja (%) Jesień Data pierwszego pojawu Wiosna 2005 – – – – 16 IX 2.2 02 X 29.3 2006 20 IV 0.6 23 IV 8.7 13 IX 1.5 04 X 26.1 2007 01 III 1.1 17 III 7.6 13 IX 2.5 21 X 17.4 2008 05 V 1.2 05 V 1.1 17 IX 4.4 20 X 23.9 Rok Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 209 Frekwencja (%) Najwyższe stężenie m–3 Data pierwszego pojawu Frekwencja (%) Jesień Data najwyższego stężenia Rok Najwyższe stężenie m–3 Data pierwszego pojawu Wiosna Data najwyższego stężenia 2009 08 IV 5.6 09 IV 3.3 – – – – 2010 19 IV 27.5 22 IV 21.7 09 IX 8.6 10 IX 8.7 2011 – – – 16 IX 13.6 23 IX 54.3 2012 13 III 2.1 22 III 15.2 16 IX 1.9 23 IX 56.5 2013 13 III 0.3 13 III 18.5 12 IX 1.5 17 IX 27.2 2014 16 III 3.1 06 IV 43.5 – – – – Tabela 2. Synchronizacja* stężeń zarodników workowych grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu (Krasne) w sezonach wiosennych (marzec–maj) w latach 2006–2014 Rok Rok 2006 2007 2008 2009 2010 2012 2013 2014 2006 NS NS NS NS NS NS NS NS 2007 NS NS NS NS NS NS NS NS 2008 NS NS NS NS NS NS NS NS 2009 NS NS NS NS NS 0.236 NS NS 2010 NS NS NS NS NS NS NS –0.273 2012 NS NS NS 0.236 NS NS 0.871 NS 2013 NS NS NS NS NS 0.871 NS NS 2014 NS NS NS NS –0.273 NS NS NS * Korelacja porządku rang Spearmana; oznaczone współczynniki korelacji są istotne z α ≤ 0.05. 210 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... Tabela 3. Synchronizacja* stężeń zarodników workowych grzybów kompleksu Leptosphaeria maculans – L. biglobosa na Podkarpaciu (Krasne) w sezonach jesiennych (wrzesień – listopad 2006–2014) Rok Rok 2005 2006 2007 2008 2010 2011 2012 2013 2005 NS 0.292 0.316 NS NS 0.543 0.526 2006 0.292 NS NS NS NS 0.533 0.519 0.259 2007 0.316 NS NS NS NS 0.286 0.269 NS 2008 NS NS NS NS NS 0.357 0.336 NS 2010 NS NS NS NS NS NS NS NS 2011 0.543 0.533 0.286 0.357 NS NS 0.977 0.384 2012 0.526 0.519 0.269 0.336 NS 0.977 NS 0.369 2013 NS 0.259 NS NS 0.249 0.384 0.369 NS * Objaśnienia jak do tab. 2. Dyskusja Systemy wspierania decyzji w ochronie roślin uprawnych przed patogenami mają sens w przypadku, gdy czynniki sprawcze chorób pojawiają się nieregularnie i ich prognozowanie bez monitoringu nie jest możliwe. Taką właśnie sytuację obserwowano w ramach niniejszej pracy, obejmującej region Podkarpacia. Zarówno pierwsze zarodniki Leptosphaeria jak też ich najwyższe stężenia obserwowano w powietrzu w bardzo zróżnicowanych terminach. Co więcej, nie stwierdzono zależności pomiędzy tymi dwoma okresami uwalniania zarodników. Stężenia askospor wahały się od 0.3 zarodnika w 1 m3 do 27.5 zarodników w tej samej objętości powietrza, a więc różnice były ponad 90­‑krotnie. Różnica pomiędzy najwcześniejszym a najpóźniejszym terminem stwierdzenia obecności zarodników tych grzybów w powietrzu wynosiła ponad 2 miesiące. Sezony występowania zarodników Leptosphaeria w powietrzu były bardzo nieregularne, szczególnie w okresie wiosennym. Niekiedy okresy występowania askospor były zwarte, a niekiedy silnie rozproszone. Także frekwencja zarodników w powietrzu określona przez liczbę dni ich detekcji w każdym z sezonów była bardzo silnie zróżnicowana i wahała się od 1 do 43.3% dni w sezonie wiosennym oraz od 8.7 do 56.5% w sezonie jesiennym. Nieregularność przebiegu sezonów oraz intensywności zarodnikowania Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 211 badanych patogenów potwierdza potrzebę prowadzenia monitoringu, bowiem – jak już wcześniej wykazano – to właśnie obecność, termin występowania i stężenia inokulum wpływa na zdrowotność upraw i plon nasion rzepaku (Jędryczka i wsp. 2010a, Kaczmarek i wsp. 2014a). W niniejszych badaniach zaobserwowano odmienne tendencje aniżeli w regionach opisywanych do tej pory w literaturze z tego zakresu. Dotychczas w Polsce najwięcej zarodników workowych grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa obserwowano w okresie jesiennym. Tymczasem w niniejszych badaniach jesienią zarodniki stwierdzano w znacznie większej liczbie dni, ale ich stężenie w powietrzu było zazwyczaj bardzo niewielkie. Tymczasem w okresie wiosennym występowanie zarodników było nieregularne, lecz ich najwyższe stężenie stwierdzono właśnie wiosną, a nie jesienią. Można to tłumaczyć zbyt krótkim okresem ciepła i wilgoci, niepozwalającym na pełne dojrzewania owocników stadium doskonałego (pseudotecjów), w których tworzą się badane przez nas askospory. Czasami zarodniki, które nie zdążyły wytworzyć się w okresie jesiennym, powstawały na wiosnę, kiedy powietrze ocieplało się, a wilgotność nadal była wysoka. Jednakże większość zarodników, które nie dojrzały jesienią, nie zdążyło też powstać na wiosnę lub powstały, lecz zniszczony mechanizm ich uwalniania nie pozwolił na ich wydobycie się z pseudotecjów. W pracy Dawidziuka i wsp. (2012) ostre warunki zimowe uznano za potencjalne przyczyny niszczenia mechanizmu uwalniania zarodników workowych z owocników stadium doskonałego. Prawdopodobnie właśnie z powodu bardzo silnie zróżnicowanych warunków pogodowych nie stwierdzono korelacji pomiędzy sezonową sumą askospor powstałych i uwolnionych do powietrza w okresie jesiennym i wiosennym. Zliczenie charakterystycznych pod względem wielkości i kształtu zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa jest żmudne, lecz wykonalne. Ze względu na przynależność do klasy workowców oba gatunki w owocnikach stadium płciowego tworzą worki zawierające osiem zarodników podobnej wielkości i kształtu (Shoemaker i Brun 2001). Pod względem długości zarodniki gatunku L. maculans wahają się w zakresie od 50 do 60 µm, a najmniejsze i największe ich wymiary to odpowiednio 48 i 68 µm. Szerokość zarodników waha się w zakresie od 6 do 7 µm. Stosunek długości do szerokości średniego zarodnika wynosi 8:1. Tymczasem u zarodników workowych gatunku L. biglobosa wartość tego parametru wynosi średnio 7:1. Przeciętny zarodnik ma podobną szerokość, lecz zazwyczaj bywa krótszy i ma wymiar 42–48 µm. Spotyka się jednak zarodniki L. biglobosa o długości do 60 µm. Wymienione wartości wskazują na podobieństwo zarodników obu gatunków pod względem wielkości i kształtu. Nie różnią się one także pod względem morfologii ściany komórkowej, bowiem powierzchnia zarodników 212 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... obu gatunków jest gadka. Askospory L. maculans zazwyczaj mają 5 przegród, a każda ich komórka zawiera jedną do kilku kropli tłuszczu. Askospory L. biglo‑ bosa miewają po 5 przegród, lecz często zdarzają się zarodniki z 3–4 przegrodami. Komórka położona w środkowej części zarodnika zazwyczaj jest wyraźnie większa i zawiera jedną do dwóch kropli tłuszczu. Dzięki rozpoznaniu zarodników grzybów kompleksu L. maculans – L. biglo‑ bosa w próbach zebranych przy pomocy chwytaczy wolumetrycznych można było określić stężenia inokulum w poszczególnych dniach, a nawet porach doby i obliczyć wpływ tego stężenia na porażenie roślin rzepaku w warunkach polowych. Za przyczyną opisywanych zarodników, w warunkach sprzyjających porażeniu roślin na liściach rzepaku tworzą się szaro­‑zielone, z czasem beżowe lub jasne plamy z ciemno­‑beżową lub brązowo­‑fioletową obwódką. W obrębie tych plam powstają owocniki stadium konidialnego, w których powstają zarodniki konidialne. Zarodniki te, zwane piknidiosporami przyczyniają się do zainfekowania tej samej rośliny lub sąsiednich roślin rzepaku lub innych roślin kapustowatych, w tym chwastów. Następnie grzyb kolonizuje tkanki liści, przez ogonek liściowy przerasta do łodygi i stopniowo niszczy roślinę (Hammond i wsp. 1985), przyczyniając się do utraty plonu nasion. Nasilenie objawów chorobowych i ich szkodliwość zależą od terminu porażenia i szybkości wzrostu grzyba w tkankach rośliny. Znajomość terminów maksymalnego uwalniania zarodników stanowi ważny czynnik przy podejmowaniu decyzji dotyczącej ochrony rzepaku przed suchą zgnilizną kapustnych (Kaczmarek i Jędryczka 2011), a czas zastosowania zabiegu fungicydowego ma bezpośredni wpływ na plon nasion (Kaczmarek i wsp. 2014a). W 2004 r. z inicjatywy Instytutu Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk oraz DuPont Poland powstał System Prognozowania Epidemii Chorób (SPEC), który umożliwia ustalenie optymalnego terminu wykonania zabiegów fungicydowych na podstawie wyników monitoringu inokulum pierwotnego grzybów omawianych gatunków grzybów chorobotwórczych (Jędryczka i wsp. 2008, 2009, 2010a). Obecnie w dziewięciu miejscach w Polsce – odpowiadających dziewięciu regionom klimatycznym – działają pułapki wolumetryczne, które wychwytują zarodniki workowe (Jędryczka i wsp. 2012). Oznaczanie stadiów cyklu rozwojowego patogenów (Clarkson i wsp. 2007), w tym metody aerobiologiczne, są wykorzystywane do monitorowania inokulum i prognozowania zagrożenia chorobowego patogenów innych – aniżeli rzepak – roślin uprawnych i innych patogenów, zarówno biotroficznych (Devi i Singh 2007, Isard i wsp. 2007) jak i nekrotroficznych (Carisse i wsp. 2008, Karolewski i wsp. 2012). Na podstawie wyników badań prowadzonych w 45 lokalizacjach w Polsce i w czasie wielu sezonów badawczych opracowano model dojrzewania zarodników Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 213 workowych grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa (Aubertot i wsp. 2006, Dawidziuk i wsp. 2013), a także model dojrzewania zarodników (dane nieopublikowane). Autorzy pracy mają nadzieję, że część żmudnego monitoringu mikroskopowego oraz kosztownych badań molekularnych zostanie zastąpiona działaniem modelu matematycznego. Niemniej jednak, model ten powinien być w dalszym ciągu kontrolowany poprzez równoległe wykonywanie badań z wykorzystaniem chwytaczy zarodników. Etap weryfikacji jest niezbędnym elementem wszystkich modeli prognostycznych i jest w nich uwzględniany, o czym świadczy przykład weryfikacji modeli oznaczania zagrożenia rzepaku przez grzyb Sclerotnia sclero‑ tiorum wywołujący zgniliznę twardzikową (Twengström i wsp. 1998, Clarkson i wsp. 2007, Koch i wsp. 2007). Autorzy niniejszej pracy są przekonani, iż wykonane oznaczenia aerobiologiczne posłużą do opracowania wiarygodnego modelu prognostycznego do oznaczania przebiegu stężenia askospor grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa w regionie Podkarpacia. Jest to region, w którym uprawa rzepaku staje się ważnym źródłem dochodów producentów rolnych działających na tym terenie. Wniosek Nieregularny przebieg sezonów zarodnikowych grzybów kompleksu L. macu‑ lans – L. biglobosa w regionie Podkarpacia skłania do opracowania modelu matematycznego prognozowania występowania i stężenia zarodników tych grzybów, w celu oceny zagrożenia plantacji rzepaku suchą zgnilizną kapustnych. Z dotychczasowych badań, wykonanych w okresie dziesięciolecia od jesieni 2005 do wiosny 2014, wynika, że zagrożenie zdrowotności roślin rzepaku ozimego w tym okresie wystąpiło tylko jednokrotnie w sezonie wiosennym i jednokrotnie w sezonie jesiennym, a zatem przez większość badanego okresu rzepak nie wymagał traktowania preparatami grzybobójczymi przeciwko suchej zgniliźnie kapustnych. Monitoring aerobiologiczny uchronił ten region od nadmiernego stosowania środków ochrony roślin. Ich zastosowanie w większości badanych sezonów nie było bowiem uzasadnione. Spis literatury Aubertot J.-N., Salam M. U., Diggle A. J., Dakowska S., Jędryczka M., 2006. SimMat, a new dynamic module of Blackleg Sporacle for the prediction of pseudothecial maturation of L. maculans/L. biglobosa species complex. Parameterisation and evaluation under Polish conditions. IOBC/wprs Bulletin, 29(7): 279–287. 214 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... Calderon C., Ward E., Freeman J., McCartney H. A., 2002. Detection of airborne fungal spores sampled by rotating­‑arm and Hirst­‑type spore traps using polymerase chain reaction assays. Journal of Aerosol Science, 33(2): 283–296. Carisse O., Savary S, Willocquet L., 2008. Spatiotemporal relationships between disease development and airborne inoculum in unmanaged and managed Botrytis leaf blight epidemics. Phytopathology, 98(1): 38–44. Clarkson J. P., Phelps K., Whipps J. M., Young C. S., Smith J. A., Watling M., 2007. Forecasting Sclerotinia disease on lettuce: a predictive model for carpogenic germination of Sclerotinia sclerotiorum sclerotia. Phytopathology, 97(5): 621–631. Dawidziuk A., Aubertot J. N., Kaczmarek J., Jędryczka M., 2013. Prediction of Leptosphae‑ ria maculans – L. biglobosa pseudothecial maturation in Poland. IOBC/wprs Bulletin, 92: 135–141. Dawidziuk A., Kaczmarek J., Jędryczka M., 2008. Dojrzewanie pseudotecjów i uwalnianie zarodników workowych grzybów kompleksu L. maculans – L. biglobosa w rejonie Kujaw 2005–2007. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, 29(2): 149–161. Dawidziuk A., Kaczmarek J., Jędryczka M., 2012. The effect of winter weather conditions on the ability of pseudothecia of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa to release ascospores. European Journal of Plant Pathology, 134(2): 329–343. Dawidziuk A., Kasprzyk I., Kaczmarek J., Jędryczka M., 2010a. Pseudothecial maturation and ascospore release of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa in south­‑east Poland. Acta Agrobotanica, 63(1): 107–120. Dawidziuk A., Podleśna A., Kaczmarek J., Jędryczka M., 2010b. The maturation rate of the generative stage of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa in central and east Poland. Polish Journal of Agronomy, 2: 3–10. Devi T. K., Singh N. I., 2007. Aerobiology and epidemiology of false smut disease of rice by Ustilaginoidea virens (Syn. Claviceps oryzae sativae) in Thoubal District, Manipur. Journal of Mycopathological Research, 45(1): 107–108. Fraaije B. A., Cools H. J., Fountaine J., Lovell D. J., Motteram J., West J. S., Lucas J. A., 2005. QoI resistant isolates of Mycosphaerella graminicola and the role of ascospores in further spread of resistant alleles in field populations. Phytopathology, 95: 933–941. Freeman J., Ward E., Calderon C., McCartney H. A., 2002. A polymerase chain reaction (PCR) assay for the detection of inoculum of Sclerotinia sclerotiorum. European Journal of Plant Pathology, 108(9): 877–886. Frenguelli G., 2003. Basic microscopy, calculating the field of view, scanning of slides, sources of error. Postępy Dermatologii i Alergologii, 20(4): 227–229. Grinn­‑Gofroń A., 2008. Rodzaj Leptosphaeria jako źródło potencjalnych alergenów grzybowych. Alergoprofil, 4(3): 50–52. Grinn­‑Gofroń A., Mika A., 2008. Selected airborne allergenic fungal spores and meteorological factors in Szczecin, Poland, 2004–2006. Aerobiologia, 24(2): 89–97. Hammond K. E., Lewis B. G., Musa T. M., 1985. A systemic pathway in the infection of oilseed rape plants by Leptosphaeria maculans. Plant Pathology, 34(4): 557–565. Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 215 Huang Y.-J., Fitt B. D. L., Jędryczka M., Dakowska S., West J. S., Gladders P., Steed J. M., Li Z.-Q., 2005. Patterns of ascospore release in relation to phoma stem canker epidemiology in England (Leptosphaeria maculans) and Poland (Leptosphaeria biglobosa). European Journal of Plant Pathology, 111(3): 263–277. Isard S. A., Russo J. M., Ariatti A., 2007. The integrated aerobiology modeling system applied to the spread of soybean rust into the Ohio River valley during September 2006. Aerobiologia, 23(4): 271–282. Jędryczka M., 2006. Epidemiologia i szkodliwość suchej zgnilizny kapustnych na rzepaku ozimym w Polsce. Poznań: Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Agencja Reklamowa Prodruk. Jędryczka M., Brachaczek A., Kaczmarek J., Dawidziuk A., Kasprzyk I., Mączyńska A., Karolewski Z., Podleśna A., Sulborska A., 2012. System for Forecasting Disease Epidemics (SPEC) – decision support system in Polish agriculture, based on aerobiology. Alergologia Immunologia, 9(2–3): 89–91. Jędryczka M., Brachaczek A., Kaczmarek J., Dawidziuk A., Mączyńska A., Podleśna A., Kasprzyk I., Karolewski Z., Lewandowski A., 2009. SPEC – system wspomagania decyzji w ochronie rzepaku przed suchą zgnilizną kapustnych w Polsce. [W:] Systemy wspomagania decyzji w zrównoważonej produkcji roślinnej, Harasim A. (Red.). Puławy: Dział Upowszechniania i Wydawnictw IUNG­‑PIB: 45–58. Jędryczka M., Burzyński A., Brachaczek A., Langwiński W., Song P., Kaczmarek J., 2013. Loop­‑mediated isothermal amplification as a good tool to study changing Leptosphaeria populations in oilseed rape plants and air samples. Acta Agrobotanica, 66(4): 93–100. Jędryczka M., Kaczmarek J., Dawidziuk A., Brachaczek A., 2008. System for Forecasting Disease Epidemics – Aerobiological methods in Polish agriculture. Aspects of Applied Biology, 89: 65–70. Jędryczka M., Kaczmarek J., Dawidziuk A., Brachaczek A., 2010a. The System for Forecasting Disease Epidemics (SPEC) – Applying knowledge of fungal pathogen life cycles. Annual Report, Polish Academy of Sciences: 76–78. Jędryczka M., Plachká E., Kaczmarek J., Poslušná J., Latunde­‑Dada A. O., Mączyńska A., 2010b. Monitorowanie zarodników workowych grzybów Leptosphaeria maculans i L. bi‑ globosa w rejonie Sudetów Wschodnich – wspólna inicjatywa Polski i Czech. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, 31(1): 49–66. Kaczmarek J., Brachaczek A., Jędryczka M., 2014a. The effect of fungicide spray time on the incidence of stem canker of brassicas and seed yield of winter oilseed rape in Pomerania. Journal of Plant Diseases and Protection, 121(2): 58–63. Kaczmarek J., Jędryczka M., 2008a. Zagrożenie rzepaku ozimego suchą zgnilizną kapustnych na Dolnym Śląsku w latach 2004–2007. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, 29(1): 37–51. Kaczmarek J., Jędryczka M., 2008b. Development of the perfect stage of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa under variable weather conditions of Pomerania in 2004– 2008. Phytopathologia Polonica, 50: 19–31. 216 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... Kaczmarek J., Jędryczka M., 2011. Characterization of two coexisting pathogen populations of Leptosphaeria spp., the cause of stem canker of brassicas. Acta Agrobotanica, 64(2): 3–14. Kaczmarek J., Jędryczka M., Cools H. J., Fitt B. D. L., Lucas J. A., Latunde­‑Dada A. O., 2012. Quantitative PCR analysis of abundance of airborne propagules of Leptosphaeria species in air samples from different regions of Poland. Aerobiologia, 28(2): 199–212. Kaczmarek J., Jędryczka M., Fitt B. D. L., Lucas J. A., Latunde­‑Dada A. O., 2009. Analyses of air samples for ascospores of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa by light microscopy and molecular techniques. Journal of Appllied Genetics, 50(4): 411–419. Kaczmarek J., Latunde­‑Dada A. O., Irzykowski W., Cools H. J., Stonard J. F., Brachaczek A, Jędryczka M., 2014b. Molecular screening for avirulence alleles AvrLm1 and AvrLm6 in airborne inoculum of Leptosphaeria maculans and winter oilseed rape (Brassica napus) plants from Poland and the UK. Journal of Applied Genetics, 55(4): 529–539. Kaczmarek J., Latunde­‑Dada A. O., Jędryczka M., 2010. The complex analysis of stem canker (Leptosphaeria spp.) risk factors to winter oilseed rape. Phytopathologia, 55: 43–59. Karolewski Z., Kaczmarek J., Jędryczka M., Cools H. J., Fraaije B. A., Lucas J. A., Latunde­ ‑Dada A. O., 2012. Detection and quantification of airborne inoculum of Pyrenopeziza brassicae in Polish and UK winter oilseed rape crops by Real­‑Time PCR assays. Grana, 51(4): 270–279 Kennedy R., Wakeham A. J., Byrne K. G., Meyer U. M., Dewey F. M., 2000. A new method to monitor airborne inoculum of the fungal plant pathogens Mycosphaerella brassicicola and Botrytis cinerea. Applied and Environmental Microbiology, 66(7): 2996–3003. Koch S., Dunker S., Kleinhenz B., Röhrig M., von Tiedemann A., 2007. A crop loss­‑related forecasting model for Sclerotinia stem rot in winter oilseed rape. Phytopathology, 97(9): 1186–1194. Lacey M. E., West J. S., 2006. The Air Spora. Dordrecht: Springer. Mandrioli P., Comtois P., Levizzani V. (Red.), 1998. Methods in Aerobiology. Bologna: Pitagora Editrice. Piliponyte­‑Dzikiene A., Kaczmarek J., Petraitiene E., Kasprzyk I., Brazauskiene I., Brazauskas G., Jędryczka M., 2014. Microscopic and molecular detection of airborne ascospores of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa in Lithuania and Poland. Zemdirbyste­ ‑Agriculture, 101(3): 303–312. Rogers S. L., Atkins S. D., West J. S., 2009. Detection and quantification of airborne inoculum of Sclerotinia sclerotiorum using quantitative PCR. Plant Pathology, 58(2): 324–331. Rosiak E., 2005. Produkcja rzepaku w Polsce i na świecie. [W:] Technologia produkcji rzepaku, Muśnicki Cz., Bartkowiak­‑Broda I., Mrówczyński M. (Red.). Warszawa: „Wieś Jutra”: 7–17. Shoemaker R. A., Brun H., 2001. The teleomorph of the weakly aggressive segregate of Leptosphaeria maculans. Canadian Journal of Botany, 79: 412–419. Sezonowe zmiany stężenia askospor grzybów kompleksu Leptosphaeria... 217 Szostak W. B., 2005. Olej rzepakowy w żywieniu człowieka. [W:] Technologia produkcji rzepaku, Muśnicki Cz., Bartkowiak­‑Broda I., Mrówczyński M. (Red.). Warszawa: „Wieś Jutra”: 22–25. Twengström E., Sigvald R., Svensson C., Yuen J., 1998. Forecasting Sclerotinia stem rot in spring sown oilseed rape. Crop Protection, 17(5): 405–411. Williams P. H., 1992. Biology of Leptosphaeria maculans. Canadian Journal of Plant Pathology, 14(1): 30–35. Williams R. H., Fitt B. D. L., 1999. Differentiating A and B groups of Leptosphaeria mac‑ ulans, causal agent of stem canker (blackleg) of oilseed rape. Plant Pathology, 48(2): 161–175. Williams R. H., Ward E., McCartney H. A., 2001. Methods for integrated air sampling and DNA analysis for detection of airborne fungal spores. Applied and Environmental Microbiology, 67(6): 2453–2459. Weber Z., Karolewski Z., 1997. Porażone fragmenty roślin rzepaku ozimego z poprzedniego sezonu wegetacyjnego jako źródło suchej zgnilizny roślin kapustnych (Leptosphaeria maculans Desm. Ces. et de Not.). Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, 18(2): 321–324. Seasonal changes in ascospore concentrations of fungal species belonging to the Leptosphaeria maculans – L. biglobosa complex in the carpathian foothills over ten years (2005–2014) Abstract The monitoring of the presence and concentration of spores of pathogenic fungi in the air is especially important in periods when they are able to cause symptoms. Fungi of the genus Leptosphaeria lead to diseases of many crops. The species L. maculans and L. biglobosa are usually found together at the same time and space, they have similar life cycles, and they form fruiting bodies and spores of similar shape and size. Both species contribute to a yield reduction of oilseed rape. The aim of this study was to evaluate the risk of winter oilseed rape at Carpathian Foothills region due to stem canker of brassicas, caused by these damaging pathogens. This study is the first collection of results of regular monitoring of seasonal changes in the concentration of ascospores of L. maculans – L. biglobosa species complex in this region. The study was performed over ten years (2005–2014), both in spring and autumn, using a seven­‑day Hirst­‑type volumetric trap (Lanzoni, Bologna, Italy) operating on the ground, with the orifice at the level of oilseed rape plants. It was found that spore seasons were very irregular, especially in the spring. Each year, the first occurrence of ascospores of Leptosphaeria spp. and the highest concentrations were observed in the air at different times. There were no correlations between the release of spores in the spring and autumn, or in dates of the beginning or end of the season, neither its course nor the sum of spores. Both in the spring and autumn the average concentration of spores were similar and amounted respectively to 4.8 and 4.5 spore per 1 m3. Fluctuations in concentrations of 218 Joanna Kaczmarek, Adam Dawidziuk, Idalia Kasprzyk... spores were significant, they exceeded 90­‑fold difference (0.3–27.5 spores per 1 m3). In the spring the difference between the earliest and at the latest date of the presence of these fungal spores in the air was more than 2 months (1 March–5 May). In the autumn this period was much more compact (8 days) and ranged between 9 and 17 September. The highest concentration of spores in the spring was observed from 13 March to 5 May, and in the autumn from 10 September to 21 October. The presence of spores in the air expressed as the percentage of days of their detection in each of the seasons also strongly varied and ranged from 1 to 43.3% of the days in the spring season and 8.7 to 56.5% of the days in the autumn season. In the spring season spores were found in the air for 15% of the days, while in the autumn period it was twice as long. The irregular course of spore seasons of the blackleg fungus species complex L. maculans – L. biglobosa and the growing popularity of oilseed rape crops in the region of Carpathian Foothills confirm the demand for aerobiological monitoring as one of the important components of integrated pest management. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka, implikacje zdrowotne i środowiskowe Agnieszka Wojciechowska Uniwersytet Łódzki, Zakład Dydaktyki Biologii i Badania Różnorodności Biologicznej Streszczenie Częstość występowania astmy i alergii sukcesywnie wzrastała w ciągu ostatnich dekad. Rozwój tych chorób w dużej mierze zależy od ekspozycji na czynniki środowiskowe, w tym alergeny. Pyłek tego samego taksonu może się znacznie różnić zawartością alergenów, które są także często tzw. białkami stresu roślin (PR). Białka te obecne są głównie w częściach roślin związanych z rozrodem (w pyłku, nasionach, owocach) i wywołują wzrost alergenności tych organów. Wzmożona synteza białek stresu obejmuje różne strategie fitopatologii, w tym metody komunikacji podziemnej i nadziemnej pomiędzy roślinami. Stwierdzono, że do wzrostu syntezy i stężeń białek stresu, a tym samym alergenów o dużej reaktywności krzyżowej, przyczynia się: chemizacja rolnictwa, zanieczyszczenia powietrza oraz introdukcja odmian roślin modyfikowanych genetycznie i epigenetycznie. Najistotniejsze grupy alergenów roślinnych obejmują białka podzielone na podstawie ich cech struktury i właściwości biochemicznych (prolaminy, profiliny, kupiny, ekspansyny, chitynazy, polkalcyny, białka typu Bet v­‑1). Drugi podział dotyczy białek stresu – PR. Dotąd poznane białka PR podzielono na siedemnaście grup, ze względu na ich sekwencję, strukturę i aktywność biologiczną. Pomiary stężeń białek stresu, zarówno w roślinach dziko rosnących jak i uprawnych, mogą mieć znaczenie dla coraz większej liczby osób chorujących na alergię, mogą też być istotnym indykatorem zmian środowiskowych. 220 Agnieszka Wojciechowska Wstęp Badania epidemiologiczne wykazały, że częstość alergii, w tym alergii pyłkowej, przybrała rozmiary epidemii, a astma oskrzelowa jest obecnie najczęstszą chorobą przewlekłą u dzieci (Majkowska­‑Wojciechowska 2012). Zestawienia danych o populacji dzieci miejskich i wiejskich województwa łódzkiego z lat 2003–2005 wskazały, że alergeny pyłku traw uczulały 31% dzieci miejskich i tylko 5% wiejskich, podobnie, podwyższone stężenia sIgE, wobec alergenów tymotki, odnotowano u ok. 30% łódzkich dzieci i tylko 5% dzieci zamieszkałych na wsiach w województwie łódzkim. Tymczasem podczas równolegle prowadzonych badań monitorujących stężenia pyłku w Łodzi i w Mierzycach (wiejska stacja monitorująca aeroplankton), stwierdzono o 43% więcej ziaren pyłku traw niż w centrum Łodzi, co może sugerować, że nie ilość, ale jakość pyłku (czyli zawartość alergenów) może różnić środowisko wiejskie i miejskie centralnej Polski i mieć istotne znaczenie kliniczne (Majkowska­‑Wojciechowska i wsp. 2005). W badaniach prowadzonych na terytorium Śląska (dane z 2003 r.), uzyskano podobnie niską częstość atopii i alergii pyłkowej w środowisku wiejskim. Jednak powtórzenie tych badań w roku 2012, wykazało zaskakujący wzrost atopii i alergii pyłkowej w populacji wiejskiej, widoczny w każdym przedziale wiekowym. Na przykład częstość dodatnich wyników testów skórnych wobec ekstraktów pyłku traw istotnie wzrosła z 3.6% do 8,9%, a drzew z 1% do 5,1% (Sozańska i wsp. 2014). Podobne doniesienia pochodzą też z innych krajów (Chu i wsp. 2014). Badania prowadzone w Korei wskazały, że częstość uczuleń mierzona dodatnimi wynikami testów skórnych na przestrzeni 30 lat, istotnie wzrosła tyko w odniesieniu do ekstraktów pyłku roślin – z 8,8% w 1980 do 36,4% w 2010 r., a szczególnie wobec ekstraktów pyłku dębu – z 4,7% do 14,4%, brzozy – z 7,1% do 13,6%, olszy – z 6,3% do 13,4%, a nawet sosny – z 2,9% do 14,3% (Park i wsp. 2014). Bardzo niepokojący jest także wzrost częstości reakcji anafilaktycznych, czyli poważnych, potencjalnie śmiertelnych reakcji alergicznych, o zazwyczaj nagłym, gwałtownym początku, występujących najczęściej ok. 30 minut po ekspozycji na alergeny wyzwalające reakcję alergiczną (Dinakar 2012, Worm i wsp. 2014). Stwierdzono, że incydenty anafilaksji są coraz częstsze i najczęściej występują one u osób uczulonych na alergeny pokarmowe (głównie orzeszki ziemne) i alergeny pyłku drzew, przy czym sezonowe narażenie na pyłek zwiększa ryzyko anafilaksji wobec żywności (Vetander i wsp. 2012). Dodatnie wyniki testów skórnych wobec pyłku brzozy mogą być czynnikiem ryzyka anafilaksji u pacjentów uczulonych na owoce z tzw. zespołem jamy ustnej (Galindo­‑Pacheco i wsp. 2014). Procedury diagnostyczne i terapeutyczne stosowane w alergologii wymagają dokładnej znajomości stopnia aktualnej ekspozycji na pyłek roślin Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 221 i szczegółowej wiedzy na temat alergenów i ich znaczenia klinicznego. Ostatnio opisywano, że uczulenia na Bet v 1 wzmagają ryzyko anafilaksji, gdyż u pacjentów uczulonych na Bet v 1 z zespołem obrzęku jamy ustnej, nawet po prostej diagnostyce uważanej za bezpieczną, czyli po wykonaniu testów skórnych wobec ekstraktów owoców, stwierdzono zagrażające życiu incydenty wstrząsu (Galindo­‑Pacheco i wsp. 2014). Alergeny i alergia pyłkowa Alergeny to zazwyczaj białka, które posiadają zdolność do wywoływania reakcji alergicznej z udziałem przeciwciał klasy IgE. Alergię pyłkową charakteryzuje np. alergiczny nieżyt nosa i spojówek i/lub astmy oskrzelowej, szczególnie nasilonych w okresach kwitnienia uczulających taksonów roślin (Just i wsp. 2014). Alergenami są głównie białka, niekiedy powiązane z węglowodanami, lub rzadko inne frakcje, np. same węglowodany. Z ogromnej liczby poznanych białek roślinnych, w tym białek pyłku roślin, stosunkowo niewiele ma właściwości alergenów. Około 2% wszystkich poznanych białek strukturalnych zostało uznanych jako alergeny, które zaklasyfikowano do 58 rodzin. Opisanych jest też blisko 15 000 rodzin domen białkowych w bazie „pfam” (http://pfam.sanger.ac.uk/). Międzynarodowe bazy danych alergenów (<http://www.allergome.org/> i <http://www.meduniwien.ac.at/ alergeny/allfam>) zawierają obecnie 1263 alergeny pyłku (Radauer i wsp. 2008). Znaleziono też uzasadnienie kliniczne dla dalszych analiz blisko 400 kolejnych potencjalnych alergenów pyłku (http://www.allergen.org/). Diagnostyka alergii pyłkowej Patofizjologia uczuleń na alergeny pyłku roślin związana jest z nadmierną syntezą specyficznych przeciwciał IgE i indukowaniem mechanizmów o charakterze nadwrażliwości typu I (wg Gela i Coombsa). Podstawę diagnostyki alergologicznej stanowi detekcja przeciwciał IgE, prowadzona jako badanie w formie testów skórnych i/lub pomiarów sIgE w surowicy chorych. Wyniki obu tych badań w dużej mierze zależne są od zawartości alergenów, np. w ekstraktach pyłku zarówno pod względem jakościowym jak i ilościowym, przez co czasem nie są one zbieżne. Na przykład w badaniach Tlachi­‑Corona i wsp. (2014) stwierdzili, że wyniki punktowych testów skórnych i stężeń sIgE w surowicy, przeprowadzone dla panelu pyłku, korelowały tylko wobec ekstraktów Rumex crispus i Ambrosia 222 Agnieszka Wojciechowska trifida (Tlachi­‑Corona i wsp. 2014). Poza tym dodatnie wyniki obecności IgE nie zawsze pokrywają się z objawami klinicznymi, jakich możnaby się spodziewać. Dodatkowo, częste reakcje krzyżowe mogą przyczyniać się do wyników fałszywie dodatnich (Quirce 2014). Ostatnie lata umożliwiły też prowadzenie diagnostyki molekularnej pacjentów z alergią. Jest ona oparta o analizy, w których wykorzystuje się wysoce oczyszczone epitopy alergenów, zamiast ekstraktów pyłku czy kompletnych białek alergenowych. Metoda ta umożliwia sprawdzanie reakcji wiązania swoistych przeciwciał IgE, prowadzonych w panelach ok. 130 fragmentów białek alergogennych. Metoda ta pozwala, obok zwiększenia dokładności diagnostyki, rozpoznać indywidualne reakcje krzyżowe, ułatwić interpretację badań i ustalić indywidualne kwalifikacje do immunoterapii. Pozwala też przewidzieć reakcje kliniczne, np. ryzyko anafilaksji (Nettis i wsp. 2014). Jednak punktowe testy skórne są nadal podstawą diagnostyki. Są one stosunkowo bezpieczne, wiarygodne, a także tanie, szybkie i łatwe do wykonania. Reakcje krzyżowe alergenów Stwierdzono, że osoby z alergią wobec określonego taksonu pyłku roślin mają także objawy po ekspozycji inhalacyjnej czy pokarmowej innych roślin. Zjawiska te znane są jako równoległe uczulenia lub częściej jako alergia krzyżowa, pyłkowo­ ‑lateksowo­‑owocowa. Jest ona główną przyczyną zespołu alergii jamy ustnej (OAS). Przykładem panalergenów, które najczęściej uczulają pacjentów z alergią na pyłek, są profiliny, które wywołują reakcję u 10–50% pacjentów wrażliwych na pyłek (Barber i wsp. 2009, Landa­‑Pineda i wsp. 2013). Ta reaktywność jest wynikiem wysokiej identyczności sekwencji aminokwasowej poznanych profilin roślin (70–85%). Stwierdzono na przykład, że w surowicy 20–50% osób uczulonych na alergeny pyłku traw obecne są przeciwciała IgE dla profilin. Uważa się, że pierwotne uczulenia na profiliny wynikają z uczulenia na alergeny pyłku. W następstwie tego uczulenia, można obserwować obecność krzyżowo reagujących przeciwciał IgE, które są przyczyną reakcji alergicznych po ekspozycji na pyłek i/lub po spożyciu owoców, np. jabłek, melonów, arbuzów, pomidorów, bananów, owoców cytrusowych itd. (Santos i Van Ree 2011, Witke 2004). Opracowano szczegółowe listy możliwych wariantów reakcji krzyżowych (por. http://www.nexter.pl), jednak w dużej mierze są one wynikiem indywidualnej wrażliwości pacjentów z alergią pyłkową. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 223 Klasyfikacja alergenów roślinnych Ogólna klasyfikacja alergenów opiera się na cechach biochemicznych. Największa liczba poznanych dotąd alergenów roślinnych należy do nadrodziny prolamin (ok. 60 alergenów), następnie do profilin (ponad 40), nadrodziny kupin (ok. 30), ekspansyn (ponad 20), rodziny alergenów podobnych do Bet v 1 (Bet v 1­‑like) (ponad 20), taumatyn (kilkanaście), chitynaz (10). Inny podział proponuje klasyfikację uwzględniającą funkcje obronne syntetyzowanych białek stresu (PR), obok podobieństw strukturalnych, właściwości enzymatycznych itd. Stwierdzono bowiem, że różne rośliny podejmują syntezę podobnych pod względem budowy molekularnej białek stresu w określonych, niekorzystnych warunkach środowiskowych, a ich struktura determinuje funkcje biologiczne, reaktywność biochemiczną i immunogenność. W związku z tym białka PR przyporządkowano do siedemnastu klas, niezależnie od taksonomii botanicznej (tab. 1) (Radauer i wsp. 2008). Tabela 1. Zestawienie głównych rodzin białek stresu roślin, które są alergenami dla człowieka z uwzględnieniem ich znaczenia w chorobach alergicznych Rodzina c.c. kD PR-1 14-17 kD PR-2 25-35 kD PR-3 30 kD Białka PR-1 a, PR-1 b, PR-1 c ? chitinaza typ I, II, IV, V, VI, VII class I, II, IV, V, VI, VII Funkcje fizjologiczne Przykłady alergenów Źródła Najczęstsze objawy związek przeciwgrzybiczy tobacco PR-1a Art v 2 Cyn d 24 Cuc m 3 liczne gatunki roślin jednoi dwuliściennych, bylica, trawa bermudzka, melon zespół alergii jamy ustnej, ANN związek przeciwgrzybiczy Hev b 2 lateks kontaktowe zapalenie skóry Mus a 5 banan zespół alergii jamy ustnej Ole e 9 oliwka alergia wziewna awokado ANN i S*, astma, obrzęk warg, pokrzywka, anafilaksja Mus a 2 banan alergia pokarmowa, obrzęk warg, anafilaksja Hev b 2 lateks kontaktowe zapalenie skóry enzym dla wiązania β-1 ,3-glukanów class I, II, and III enzym endochitynaza Hev b 2 (latex) Pers a 1 224 Agnieszka Wojciechowska Rodzina c.c. kD Białka Funkcje fizjologiczne Przykłady alergenów Źródła Najczęstsze objawy PR-4 13-19 kD chitinaza typ I and II LcPR4a związek przeciwgrzybiczy Hev b 6.01, Hev b 6.02, Hev b 6.03 lateks, soczewica, granat kontaktowe zapalenie skóry Białka taumatyno­ ‑podobne osmotyny związek przeciwgrzybiczy, inhibitory alfa­ ‑amylazy/trypsyny Jun a 3, Cry j 1, Cup a 3, Cap a1, Pru av 2, Mal d 2, Actd2, Mus a 4 cedr górski, cedr japoński, cyprys ariz., wiśnia, jabłko, kiwi, banan, kukurydza ANN I S*, astma, zespół alergii jamy ustnej Osmotyna białko przeciwbakteryjne inhibitor proteazy PR-5 6-13 kD PR-6 6-13 kD Inhibitory proteazy, PR-7 6-13 kD Endoproteinaza pomidor endoproteinaza P Chitynaza Chitinaza III lizozym Peroksydaza Peroksydazy uczestniczące w tworzeniu ligniny stwierdzone w tytoniu PR-10 „PR-1” pietruszki, Bet v 1, Mal d 1, Api g 1, Dau c 1 Aktywność RNazy, aktywacja modyfikacji potranslacyjnych, fitohormon roślin, rola sygnalizacyjna i regulacyjna syntezy białek PR-10 PR-11 Chitynaza typ V Obrona przed patogenami tytoniu PR-12 defensyna Białka obronne (Rs-AFP3) PR-8 PR-9 tytoń szlachetny pomidor Ziz m 1, Cof a 1 latex, kawa, ogórek ANNiS*, kontaktowe zapalenie skóry, zespół alergii jamy ustnej Bet v 1, Pru av 1, Mal d 1, Api g 1, Dau c 1, Gly m 4, Vig r 1, Cor a 1, Cas s 1 pyłek brzozy, wiśnia, jabłko, seler, marchew, soja, fasolia mung, orzech laskowy, kasztan ANNiS*, astma, zespół alergii jamy ustnej rzodkiewnik Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... Rodzina c.c. kD PR-13 Białka Funkcje fizjologiczne THI2.1 tionina Bogate w cysteinę białka o właściwościach przeciwbakteryjnych, przeciwgrzybiczych, cytotoksycznych (szlak sygnalizacji za pośrednictwem kwasu jaśmonowego) Przykłady alergenów Źródła 225 Najczęstsze objawy rzodkiewnik Par j 1, Pru p 3, Mal d 3, Pru av 3, Pru ar 3, Cor a 8, Cas s 8, Zea m 14 brzoskwinia, jabłko, wiśnia, morela, orzech laskowy, kasztan, kukurydza, jęczmień PR-14 Lipidowe białka transferowe LTP Białko transportujące lipidy, białka obronne. PR-15 OxOa oksydazy szczawianowe Białka obronne jęczmień PR-16 OxOLP, Oxal, oksydazy szczawiano­ ‑podobne Białka obronne oksalato­‑oksydazy jęczmień PR-17 Białko PRp27 nieznane tytoń ANNiS*, astma, zespół alergii jamy ustnej ? *ANN i S (alergiczny nieżyt nosa i spojówek) Główne rodziny alergenów pyłku roślin Najbardziej alergenne białka pyłku roślin zaklasyfikowano do 7 grup białek. Zazwyczaj pełnią one ważne funkcje związane ze wzrostem łagiewki pyłkowej i zwykle występują w stosunkowo dużych stężeniach w ziarnach pyłku. Do tych grup białek należą profiliny, ekspansyny, prolaminy, białka LTP, kupiny, polokalcyny oraz białka stresu roślin. Profiliny Określane są jako pan­‑alergeny. Są to białka cytoplazmatyczne, o wielkości 12–15 kDa, ich cząsteczki składają się z 125–153 aminokwasów. Podobieństwa 226 Agnieszka Wojciechowska strukturalne pomiędzy białkami tej grupy wynoszą 75% i więcej. Obecne są we wszystkich komórkach eukariotycznych, gdzie biorą udział w modyfikacji włókien aktynowych. Ich podstawową funkcją jest wiązanie monomerów aktyny i regulacja dynamiki tej polimeryzacji, co jest niezwykle istotne w procesach ruchu komórek, a także wzrostu łagiewki pyłkowej (Rounds i wsp. 2014, Xue i wsp. 2014). Pełnią one też ważne funkcje w sygnalizacji komórkowej. Kolejna ich funkcja biologiczna to ochrona przed patogenami i dostosowanie fizjologii roślin do zmian środowiska. Dotąd zidentyfikowano 48 alergenów o charakterze profilin (http://www.meduniwien.ac.at/). Stwierdzono, że profiliny wywołują uczulenia zarówno drogą inhalacyjną jak i pokarmową, wykazują też reaktywność krzyżową na skutek istotnej homologii sekwencji białek (Santos i Van Ree 2011). Przykłady alergenów pyłku o charakterze profilin to: Bet v 2 (alergen pyłku brzozy), Art v 4 (bylicy), Fra e 2 (jesionu), Cor a 2 (leszczyny), Amb a 8 (ambrozji), Phl p 12 (grupa 12 gatunków traw), Ole e 2 (oliwek) itd. Do często uczulających profilin pokarmowych zaliczane są: Mal d 4 (alergeny jabłka), Pru p 4 (brzoskwini), Cit s 2 (pomarańczy), Fra a 4 (truskawki), Dau c 4 (marchwi), Gly m 3 (soi), Hel a 2 (słonecznika), Cor a 2 (orzecha laskowego) i wiele innych (http://www.meduniwien.ac.at). Ekspansyny Jest to rodzina białek, które są wszechobecnymi glikoproteinami ścian komórkowych roślin i pełnią ważną rolę przy modyfikacji i rozluźnianiu struktury ścian komórkowych. Są one zbudowane z 250–275 aminokwasów, które tworzą dwie charakterystyczne domeny białkowe występujące w postaci glikozylowanej. Podzielono je na α- i β­‑ekspansyny. β­‑ekspansyny stwierdzono dotąd wyłącznie w ziarnach pyłku, gdzie prawdopodobne są zaangażowane w „reżyserię” wzrostu łagiewki pyłkowej (Pezzotti i wsp. 2002, Dall’Antonia i wsp. 2014). Badania histochemiczne wykazały ich obecność zarówno w egzynie jak i w cytoplazmie ziaren pyłku (Staff i wsp. 1999). Dotąd zidentyfikowano 22 alergeny pyłku o strukturze ekspansyn (http://www.meduniwien.ac.at/). Są one uważane za alergeny główne, gdyż są wiązane z przeciwciałami IgE u ok. 90% surowic pacjentów z alergią na pyłek traw (Tripodi i wsp. 2012). Dotąd sklonowano te białka dla dziesięciu gatunków roślin i stwierdzono, że istnieje 60–70% identyczność ich sekwencji strukturalnej. Należą tu np. alergeny: Phl p 1 (alergeny tymotki – Phleum pratense), Poa p 1 (wiechliny łąkowej – Poa pratense), Tri a 1 (pszenicy zwyczajnej – Triti‑ cum aestivum), Zea m 1 (kukurydzy – Zea mays) i wiele innych. Alergen tymotki (Phl p 1) jest uznany za jeden z najważniejszych alergenów oddechowych spośród dotąd poznanych. Alergen Phl p 1 nie wykazuje aktywności proteolitycznej, ale Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 227 aktywuje komórki nabłonkowe dróg oddechowych za pomocą indukcji syntezy cytokin IL-6, IL-8 i mRNA oraz TGF­‑beta, co zwiększa szybkość transportu cząsteczek alergenowych przez tchawicę (przypuszczalnie przez ATP, które może być uwalniane z uszkodzonego nabłonka układu oddechowego) (Röschmann i wsp. 2009). Stwierdzono też, że część białkowa antygenu Phl p 1 odgrywa dominującą rolę w reaktywności immunologicznej (Westritschnig i wsp. 2008), a determinanty węglowodanowe u ok. 15% osób krzyżowo wiążą przeciwciała IgE (Beitia i wsp. 2014). W odniesieniu do determinant białkowych alergenów traw grupy 1 stwierdzono, że istnieją dwa miejsca wiązania IgE, czyli epitopy usytuowane pomiędzy aminokwasami 23 a 35 oraz między 213 a 240. Dla tych regionów istnieje też silna reaktywność krzyżowa, np. z alergenami traw grup 2 i 3 i innych alergenów. Prolaminy Jest to zbiór białek roślinnych o bardzo istotnym znaczeniu w alergologii. Są to białka o niskiej masie cząsteczkowej (ok. 20 kD). Charakteryzują się strukturą zawierającą cząsteczki proliny i glutaminy, stąd pochodzi nazwa – prolamina. Są rozpuszczalne w mieszaninach alkoholu i wody. Rdzeń centralny tworzą cztery α­‑helisy z wewnętrznym zagłębieniem, które może wiązać cząsteczki liofilowe, bogate w siarkę (Pasquato i wsp. 2006). Ważną ich cechą jest charakterystyczna struktura trzeciorzędowa, stabilizowana czterema mostkami dwusiarczkowymi. Ich obecność pomiędzy cząsteczkami cystein (Cys1­‑Cys5, Cys2­‑Cys3, Cys4­‑Cys7, Cys6­‑Cys8) powoduje niezwykłą stabilność cząsteczek, zachowywaną nawet pod wpływem wysokiej temperatury i enzymów proteolitycznych (Breiteneder i Mills 2005a, Jones­‑Rhoades i wsp. 2007). Ta zróżnicowana grupa białek pełni też funkcje zapasowe. Uczestniczą w dojrzewaniu bielma nasion. Obecne są np. w ziarnach pszenicy (gliadyny), w jęczmieniu (hordeiny), życie (sekaliny), kukurydzy (zeiny), owsie (aweniny) i innych zbożach. Dla roślin białka te mają też duże znaczenie w obronie przed patogenami, takimi jak grzyby mikroskopowe i bakterie. Prolaminy mogą być powodem poważnych reakcji alergicznych (Breiteneder i Mills 2005b, Asero 2014), a należące do tej grupy gliadyny są bardzo niebezpieczne dla osób z celiaklią (Blok i wsp. 2011). Bardzo istotne prolaminy pyłku roślin to np. białka: Amb a 6 (ambrozji), Art v 3 (bylicy), Cor a 8 i Cor a 14 (leszczyny), Tri a 14, Tri a 15, Tri a 21, Tri a 28, Tri a 29, Tri a 30 i wiele innych białek zbóż. 228 Agnieszka Wojciechowska LTP (lipid transfer proteins) Są to nieswoiste białka przenoszące lipidy; to ważna podgrupa prolamin. Badania budowy biochemicznej wskazują, że są to monomeryczne, małocząsteczkowe białka (ok. 9 kDa). Występują w wysokich stężeniach w tkankach i skórce owoców, a także w pyłku. Jak wskazuje ich nazwa, posiadają funkcje wahadłowego przenoszenia przez błony komórkowe różnych klas lipidów (np. fosfolipidów, kwasów tłuszczowych, glikolipidów, steroli) i grup acylowych. Są też inhibitorami proteaz (Hauser i wsp. 2010, Kader 1996, Asero i wsp. 2011). Warto dodać, że u człowieka i zwierząt nie ma podobnych struktur służących do przenoszenia lipidów, gdyż białka transportujące lipidy (np. estry cholesterolu, trójglicerydy, lipoproteiny) są przenoszone wraz z białkami osocza. Poza tym LTP roślin mogą być zaangażowane w procesach tworzenia warstwy wosku, w procesach adaptacji roślin do zmian środowiska, biosyntezy kutikuli (Kader 1997). Białka LTP pełnią także funkcje ochronne wobec ataków grzybów mikroskopowych i bakterii, szczególnie w trakcie rozwoju zarodka i reprodukcji. Synteza białek LTP może więc być stymulowana przez biotyczne i abiotyczne czynniki stresu roślin, co sprawia, że są one również zaliczane do białek stresu roślin znanych z grupy PR-14 (Egger i wsp. 2010). Niestety LTP to także pan­‑alergeny. Mogą być bezpośrednio odpowiedzialne za objawy alergii pyłkowej i liczne przypadki alergii pokarmowej wobec owoców z rodziny Rosaceae. Alergeny LTP uznano za najistotniejsze w rejonie Morza Śródziemnego, podczas gdy w Europie Środkowej i Północnej dominuje uczulenie na alergeny grupy Bet v 1 (Salcedo i wsp. 2007). Białka LTP znaleziono też we wszystkich orzechach, nasionach, a także w wielu warzywach i lateksie (Breiteneder i Mills 2005b). Uczulenia na LTP najczęściej manifestują się alergią pokarmową, chociaż stwierdzono także alergię inhalacyjną poprzez reaktywność krzyżową, np. dla pyłku bylicy i owoców brzoskwini (Lombardero i wsp. 2004). Uważa się, że alergie pokarmowe wywoływane przez te białka najczęściej są inicjowane poprzez LTP zawarte w pyłku, chociaż odwrotna ścieżka uczuleń także wydaje się możliwa (Costa i wsp. 2014). Do tej pory Międzynarodowy Podkomitet do Spraw Nomenklatury Alergenów (IUIS Allergen Nomenclature Sub­‑Committee) wymienił 39 białek LTP, które wywołują alergię (http://www.allergen.org). Wśród nich 18 pochodzi z owoców, 9 z pyłku drzew i chwastów, 7 z warzyw, 4 z nasion i orzechów, 1 z lateksu. Przykładowo alergen Pru p 3, czyli główny alergen brzoskwini, jest alergenem LTP o cc. 9 kDa. Inne istotne alergeny pyłku z tej grupy to: Amb a 6 (Ambrosia artemisiifolia), Art v 3 (Artemisia vulgaris), Ara t 3 (Arabidopsis thaliana), Bra r 3 (Brassica rapa), Ole e 7 (Olea europea), Pla a 3 (Platanus acerifolia), Pla or 3 (Platanus orientalis), Par j 1 Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 229 (Parietaria judaica), Par j 2 (Parietaria judaica), Par m 1 (Parietaria mauritanica), Par o 1 (Parietaria officinalis). Co ciekawe białka LTP, pozyskiwane z jęczmienia, stosuje się w procesie produkcji piwa (wzmagają tworzenie się piany na powierzchni napoju) (Sørensen i wsp. 1993, <http://www.crc.dk/flab/foam.htm>). Powinny o tym wiedzieć osoby z alergią wobec tych białek, tym bardziej, że struktura tych białek sprawia, że w postaci nienaruszonej mogą przetrwać procesy przetwarzania żywności i surowe warunki przewodu pokarmowego, stąd ich silna immunogenność i duże znaczenie kliniczne. Kupiny Zaliczono tu najbardziej zróżnicowaną i wielofunkcyjną grupę białek roślin, spośród wszystkich podzbiorów alergenów. Została ona podzielona aż na 53 rodziny. Łączy je charakterystyczny motyw trójwymiarowej struktury przestrzennej. Otóż rdzeń cząsteczek posiada cylindryczny kształt, który przypomina małą beczułkę (łacińskie słowo cupa oznacza małą beczkę, baryłkę) (Uberto i Moomaw 2013, Barre i wsp. 2005). Duży podzbiór kupin obejmuje kompleks enzymów z grupy dehydrogenaz α­‑ketoglutaranu, zaangażowanych w cykl Krebsa i powiązany z wieloma szlakami metabolicznymi. Poza tym, liczne i zróżnicowane metaloenzymy z tej grupy katalizują 50–100 różnych reakcji biochemicznych. Wiele z nich uczestniczy w procesach wzrostu i rozwoju roślin, w biosyntezie antybiotyków roślinnych i licznych innych produktów. Uczestniczą też w potranslacyjnych modyfikacjach łańcuchów bocznych białek, w naprawach uszkodzeń DNA/RNA, w metabolizmie lipidów i biodegradacji licznych związków (Xu i wsp. 2014a). Większość kupin o charakterze enzymów zawiera żelazo w centrum aktywnym. Poznano też takie, które zawierają miedź, cynk, kobalt, nikiel, jony manganu lub rtęci. Każdy kofaktor umożliwia inny rodzaj reakcji chemicznej (Dunwell i wsp. 2004). W tym zbiorze znajduje się duża gama enzymów i nie­‑enzymatycznych białek zapasowych, zawartych głównie w nasionach. Cząsteczki kupin nie zawierają reszt cysteiny w sekwencji pierwszorzędowej, a stabilność strukturalna jest zapewniona przez niekowalencyjne oddziaływania hydrofobowe, wiązania wodorowe i oddziaływania van der Waalsa (a nie przez mostki dwusiarczkowe) (Uberto i Moomaw 2013). Charakteryzuje je wysoka stabilność termiczna i odporność na enzymy trawienne (Dunwell 1998, Dunwell i wsp. 2004). Obecność jednej lub dwóch helis jest podstawą klasyfikacji do dwóch kategorii: mono- lub dikupin. Dikupiny podzielone są ze względu na różnice w sedymentacji, na białka o dwóch różnych współczynnikach sedymentacji: 7S (trimeryczne) to wiciliny i 11S (heksametryczne) to leguminy. Zarówno leguminy (np. Ara h 3 orzechów ziemnych czy Ber e 2 z orzechów 230 Agnieszka Wojciechowska brazylijskich) jak i wiciliny (np. Ara h 1 orzeszków ziemnych) hydrolizowane są przez pepsynę do peptydów (Koppelman i wsp. 2010). Grupa Kupin to ważne białka zapasowe roślin. Są źródłem azotu podczas kiełkowania i ważnymi źródłami białek w diecie człowieka. Działają też jako białka ochrony roślin wobec grzybów mikroskopowych i w związku z tym zaliczane są do białek stresu roślin PR. Są też silnymi alergenami pokarmowymi roślin strączkowych, orzechów i nasion. W odniesieniu do kupin opisywano silne reakcje alergiczne, zarówno o charakterze pokarmowym jak i wziewnym, a objawy alergii stwierdzano nawet po wdychaniu oparów z gotowania roślin strączkowych (Vitaliti i wsp. 2013). Polkalcyny – białka wiążące jony wapnia (Ca BP) Dowiedziono, że wzrost łagiewki pyłkowej w dużym stopniu kierowany jest przez sygnalizację związaną z aktywnością białek zawierających domeny typu EF, wiążące Ca2+. Są to małe, często kwaśne polipeptydy, ok. 10 kDa. Po związaniu Ca2+, następują duże zmiany konformacyjne, co umożliwia połączenia łańcucha hydrofobowego z różnymi innymi białkami. Są uważane za „pomosty” molekularne, które umożliwiają przez­‑błonowe przetwarzane sygnałów wewnątrzkomórkowych na sygnały pozakomórkowe i białka sygnalizacyjne. Współdziałają one z wieloma innymi białkami, co ma wpływ na regulację wielu procesów, w tym metabolizmu, lokomocji, proliferacji i różnicowania, homeostazy Ca2+, fosforylacji recyklingu białek itd., które są niezwykle istotne dla wzrostu łagiewki pyłkowej (Ledesma i wsp. 2006b). Białka te występują też u człowieka, a najwyższą ekspresję stwierdzono w płucach, jelitach i nerkach, krwinkach czerwonych i komórkach wątroby. Polkalcyny uważane są za panalergeny, np. traw i drzew oliwnych. Ich aktywność zmienia się pod wpływem stresu (http://www.gabipd.org/database/cgi­‑bin). W surowicach 14% chorych uczulonych na te taksony stwierdzono swoiste IgE dla tych białek (Cases i wsp. 2014). Baza alergenów (http://www.meduniwien.ac.at) zawiera 63 białka z tej grupy, wśród nich wymieniono: Aln g 4 (Alnus glutinosa), Amb a 9 i Amb a 10 (Ambrosia artemisiifolia), Art v 5 (Artemisia vulgaris), Bet v 3 i Bet v 4 (Betula verrucosa), Cup a 4 (Cupressus arizonica) i Ole e 3 Ole e 8 (Olea euro‑ paea), Phl p 7 (Phleum pratense) i wiele innych. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 231 Białka stresu roślin (PR) Rośliny są stale atakowane przez liczne patogeny i roślinożerców oraz narażone na wpływ niekorzystnych warunków środowiskowych. Mimo, że nie mają układu odpornościowego, posiadają skomplikowane metody obrony i zaskakująco złożone mechanizmy odpowiedzi na stresy. Można tu wymienić plastyczność rozwojową, bariery mechaniczne oraz syntezę fitoaleksyn, czyli związków fenolowych o charakterze antybiotyków jak flawony (np. resweratol). Stres wyzwala też ekspresję genów dla białek stresu roślin PR (phatogenesis related proteins), które zazwyczaj są alergenami. Wiele białek PR ma właściwości enzymatyczne, jak np. glukanaza czy chitynaza. Pełnią znaczącą rolę w odporności na choroby i w przystosowaniu się roślin do stresu środowiskowego. Białka te zwykle nie są akumulowane w zdrowych roślinach (Xu i wsp. 2014b). Spośród tych 17 grup białek stresu roślin za istotne alergeny dla człowieka uznaje się białka z 9 grup. Należą do nich PR 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10 i 14 (tab. 1) (Sinha i wsp. 2014, Buczyłko 2010). Białka z tych samych grup, które występują u różnych gatunków roślin, są bardzo podobne, wiąże się to też z reakcjami krzyżowymi. Szczególnie istotne, z klinicznego punktu widzenia, są białka należące do grupy PR-10 (należą tu białka homologiczne wobec Bet v 1) oraz PR-14, w tym opisane wyżej białka LTP. Białka stresu są głównie odpowiedzialne za odpowiedź na inwazję patogenów, tj. wirusów, bakterii, grzybów mikroskopowych, a także stres oksydacyjny, promieniowanie ultrafioletowe, zasolenie, czy też zranienia tkanek. Większość białek PR wykazuje właściwości przeciwgrzybicze, antybakteryjne, insektobójcze, nicieniobójcze i wirusobójcze. Ich stężenia wzrastają też często w następstwie zranień, niskiej temperatury itd. Białka stresu mają też duże znaczenie dla procesów wzrostu i rozwoju roślin. Białka PR uczestniczące w obronie roślin stanowią ok. 10–15% białek syntetyzowanych pod wpływem stresu. Są one obecne w ziarnach pyłku, w nasionach i w miąższu owoców. Mają różne funkcje, ale zawsze zaangażowane są głównie w procesy metabolizmu i obrony (Cheng i wsp. 2009, Songnuan 2013). Białka stresu roślin zaklasyfikowano do 17 klas. Różne grypy białek, np. PR1, PR2 (b-1,3­‑glukanaza) i PR3 (chityzyny), które są enzymami hydrolitycznymi, mogą działać w synergii z białkami innych grup, np. PR4. Niedawne badania wykazały, że białka stresu są też syntetyzowane pod wpływem ekspozycji roślin na związki chemiczne i zanieczyszczenia powietrza. Odkryto, że chemizacja rolnictwa, a także wysokie stężenia zanieczyszczeń powietrza w miastach, szczególnie w warunkach wysokiej wilgotności czy smogu w miesiącach letnich, mają wpływ na wzrost syntezy tych białek i wzrost ich immunogenności. Obecne w powietrzu tlenki azotu (NOx) i ozonu (O3) mogą wywoływać różnorodne zmiany molekularne białek pyłku, w tym 232 Agnieszka Wojciechowska liczne potranslacyjne modyfikacje, np. utlenianie i nitrowanie. Jest to przyczyną szeregu zmian ich własności biochemicznych, np. zmian wrażliwości na degradację proteolityczną, co może mieć szerokie implikacje kliniczne w chorobach alergicznych i zapalnych (Abello i wsp. 2009). Przykładowo wzrost ekspozycji na podwyższone stężenia ozonu wywołuje wzrost alergenności ekstraktów pyłku sosny (która bardzo rzadko uczula), mierzonej testami RAST i testami wiązania sIgE (García­‑Gallardo i wsp. 2013). Stwierdzono, że synteza białek stresu nadzorowana jest przez zespół niezwykle złożonych mechanizmów i strategii, które pełnią funkcje regulacyjne, niezbędne do adaptacji i utrzymania homeostazy w zmienionych warunkach środowiska (Wang i wsp. 2004, Kosakivska i wsp. 2008). Stężenia białek PR mogą się zmieniać w zależności od etapu rozwoju roślin (np. kiełkowania, wzrostu, dojrzewania, przechowywania), ale przede wszystkim zmieniają się w zależności od warunków środowiska. „Zestresowane” rośliny to poniekąd rośliny chorujące, co przejawia się reakcjami obronnymi wobec patogenów, w tym zwiększonej zawartości białek stresu, które są alergenami. Liczne badania wskazują, że wzrastające stężenia białek stresu i ich zmienne profile to duże zagrożenie dla rosnącego grona osób uczulonych. Wyniki wielu badań sugerują, że zawartość białek stresu zmienia się w zależności od środowiska i równolegle z tym mogą zmieniać się indywidualne profile przeciwciał IgE u osób uczulonych eksponowanych na alergeny. Niedawne wyniki badań wskazały, że różne odmiany kukurydzy zawierają różne profile białek alergogennych. Miana przeciwciał IgE u pacjentów różniły się w zależności od odmian spożywanej kukurydzy. Ogółem w czasie badań zidentyfikowano aż 19 alergogennych białek kukurydzy wiążących swoiste IgE i, co ciekawe, 90% tych białek było białkami stresu (Fonseca i wsp. 2014). Podobnie Dölle i wsp. stwierdzili wyraźne różnice reaktywności surowic pacjentów uczulonych na pomidory, w zależności od testowanych odmian tych warzyw. Badania te obejmowały punktowe testy skórne, prowokacje pokarmowe z zastosowaniem podwójnej ślepej próby, kontrolowanej placebo i testy aktywacji bazofilów (Dölle i wsp. 2011). Warto pamiętać, że białka stresu są też alergenami reagującymi krzyżowo. Niepokojące są doniesienia o ich częściowej homologii do alergenów owadów błonkoskrzydłych i występowaniu reakcji krzyżowych u pacjentów z nadwrażliwością na jady owadów (Asensio i wsp. 2004). Z roku na rok wzrasta nasz zasób wiedzy na temat białek stresu. Niedawno powstał internetowy zasób białek stresu (http://www.bioclues.org/pspdb/), który jest stale aktualizowany i modyfikowany. Obecnie, wg aktualizacji z lutego 2014 r., obejmuje on 2064 białka z 134 gatunków roślin, syntetyzowanych pod wpływem 30 różnych czynników środowiska, zarówno biotycznych jak i abiotycznych (Kumar i wsp. 2014). Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 233 Rodzina białek PR­‑10/Bet v 1 Członkowie tej rodziny należą do grupy białek związanych z patogenezą białek stresu roślin PR-10. Rodzina Bet v 1 jest jedną z najlepiej zbadanych i scharakteryzowanych klas alergenów zarówno pod względem struktury jak i własności. Białka tej grupy są obecne w stosunkowo wysokich stężeniach w tkankach związanych z rozrodem – w pyłku, nasionach i owocach. Najistotniejszym przedstawicielem tej rodziny jest główny alergen pyłku brzozy Bet v 1. Analogiczne alergeny, o dużej reaktywności krzyżowej z Bet v 1, znaleziono w pyłku innych drzew Fagales, takich jak: Cor a 1 (leszczyny), Aln g 1 (olszy), Car b 1 (grabu), Que a 1 (dębu), Cas s 1 (kasztana). Podobne alergeny stwierdzono też u członków niektórych rodzin roślin: Rosaceae (Mal d 1 – jabłko, Pyr c 1 – gruszka, Act d 11 – kiwi, owoce pestkowe np. Pru p 1 – brzoskwini), Apiaceae (Api g 1 – seler, Dau c 1 – marchew), Fabaceae (Gly m 4 – soja, Ara h 8 – orzeszki ziemne) i in. (Klinglmayr i wsp. 2009, Vieths i wsp. 2002). Białka Bet v 1 są głównymi sprawcami uczuleń w Europie Północnej i Środkowej. Białka te m.in. stymulują aktywność RNAzy i DNAzy, które działają bezpośrednio na patogen, a także biorą udział w ochronie roślin podczas programowanej śmierci komórek w obszarach infekcji (Liu i Ekramoddoullah 2006). Geny tych białek są również aktywowane np. podczas stresu wywołanego przez herbicydy. Znanych jest 13 izoform białka Bet v 1, z których Bet v 1a jest najbardziej alergenny. Osoby uczulone na pyłek brzozy posiadają specyficzne przeciwciała IgE dla Bet v 1. Wykazano, że surowice ponad 90% chorych z alergią na brzozę zawierają przeciwciała IgE, które reagują z Bet v 1, więc można uznać, że alergen ten stanowi marker alergii wobec pyłku brzozy i jest głównym alergenem wśród stu innych poznanych białek w pyłku brzozy. Alergen Bet v 1 został sklonowany 25 lat temu (Breiteneder i wsp. 1989). Struktura molekularna a immunogenność Bet v 1 Strukturę cząsteczkową białka Bet v 1 ustalono w oparciu o metody krystalografii rentgenowskiej i stwierdzono, że jest to małe białko o cc. 17 kDa, z charakterystyczną wewnętrzną kieszonką (Spangfort i wsp. 1996) (ryc. 2). Alergeny Bet v 1, jak i alergeny homologicze tej grupy, nie posiadają wewnątrzcząsteczkowych mostków dwusiarczkowych. W związku z tym są one nietrwałe i wrażliwe na trawienie w przewodzie pokarmowym. Zastanawiano się więc, co sprawia, że Bet v 1 jest tak wyjątkowo silnym alergenem, a nawet induktorem pierwotnego uczulenia, stymulatorem linii Th2 i wytwarzania IgE. W częściowym rozwikłaniu tej zagadki 234 Agnieszka Wojciechowska pomogły dokładne badania ligandów tajemniczej kieszonki molekularnej, stwierdzonej wewnątrz cząsteczki Bet v 1. Pomogły one ustalić, że Bet v 1 jest lipokainą i zaobserwowano ogromne podobieństwo strukturalne Bet v 1 do ludzkiej lipokaliny 2, która występuje m.in. w płucach. Lipokaliny mają zdolność wiązania oraz transportowania małych ligandów, jak np. witamin (np. retinolu), syderoforów (np. flawonów), feromonów i in. Siderofory, wiązane w kiszonkach Bet v 1 (np. kwercetyna, która wiąże żelazo), działają bakteriostatycznie poprzez zaburzanie wykorzystywania żelaza przez komórki bakterii. Stwierdzono, że zarówno lipokalina II jak i Bet v 1 posiadają podobne kieszonki molekularne, w których mogą wiązać siderofory oraz jony żelaza Fe3+. W przypadku braku Fe3+ w kieszonkach, białko Bet v 1 działa jak alergen – promuje rozwój limfocytów linii Th2 odpowiedzialnych za alergię. Natomiast gdy żelazo poprzez kwercetynę było połączone z Bet v 1, reakcja alergiczna nie zachodziła. A więc Bet v 1 działało jak alergen tylko wtedy, gdy jego kieszonka molekularna była pusta i nie zawierała żelaza. Natomiast kompleks: białko Bet v 1 + Fe3+ + kwercetyna – nie działał jak alergen (Jensen­‑Jarolim 2014, Seutter von Loetzen i wsp. 2014). Te najnowsze obserwacje pozwalają przypuszczać, że alergogenność białek może się zmieniać pod wpływem zanieczyszczeń środowiska. Z pewnością kolejne wyniki badań pomogą to ustalić. Rycina 1A. Schemat głównego alergenu pyłku brzozy Bet v 1 z grupy białek stresu PR 10. Rycina 1B. Przyłączenie kwercetyny i jonu żelaza obniża alergogenność białka Bet v 1 (opis w tekście). (Ryciny wykonane z wykorzystaniem schematu na stronie: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:1bv1.png) Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 235 Grupa PR-14 – Lipidowe białka transferowe (LTP) Białka LTP (lipid transfer proteins) posiadają bardzo silne właściwości alergenne. Przenoszą fosfolipidy na błonach komórkowych z liposomów do mitochondriów. Biorą udział w obronie roślin przeciw bakteriom i grzybom. Biorą też udział w tworzeniu skórki. Białka te i ich homologi występują w pyłku roślin, które opisano jako np. Art. V 3 (Artemisia vulgaris) czy Par j 1 (Parietaria judaica), a także w wielu warzywach i owocach (brzoskwinia, jabłko, orzechy, wiśnie, śliwki, ananasy, migdały, kukurydza, gruszki, kiwi, pomidory, sałata, truskawki, figi, pomarańcze itd.) (Buczyłko 2010). Białka LTP w basenie Morza Śródziemnego są głównym alergenem pokarmowym i wywołują alergie krzyżowe w uczuleniach na owoce roślin różowatych. W rejonie śródziemnomorskim 50% pacjentów z alergią jest na niego uczulonych. Białka te są bardzo oporne na trawienie pepsyną i są termo­ ‑stabilne. Dzięki tym własnościom są alergenami z często ciężkim, uogólnionym przebiegiem choroby, gdyż obok objawów ze strony układu oddechowego i pokarmowego, mogą wywołać pokrzywkę, obrzęk jamy ustnej i tchawicy, a nawet anafilaksję (Buczyłko 2010). PR-3, PR-4, PR-8, chitynazy Chitynazy roślinne, czyli białka stresu PR-3, odgrywają główne role jako białka obronne wobec owadów i grzybów chorobotwórczych. Chitynazy są enzymami, które katalizują hydrolizę polimerów chityny poprzez rozszczepianie wiązań 1,4 do β­‑N­‑acetylo­‑D­‑glukozaminy. Substratami dla tych enzymów są chityny i 1,3­‑Glukan, który jest głównym elementem strukturalnym ścian komórkowych grzybów i głównym elementem konstrukcyjnym szkieletów owadów. Większość ludzi nie posiada aktywności chitynazy. Natomiast rośliny, dzięki możliwości trawienia chityny, są zdolne do obrony przed patogenami grzybów i owadów. Ostatnio, chitynazy są też dodawane jako dodatek do środków grzybobójczych i owadobójczych – fungicydów i insektycydów, w celu stworzenia wzmożonej ochrony przed patogenami, a także w celu zminimalizowania stężenia syntetycznych składników chemicznych i zmniejszenia ich szkodliwości dla środowiska (Nagpure i wsp. 2014). Zbiór chitynaz podzielono na pięć grup na podstawie ich sekwencji aminokwasowej. Wysoką częstość uczuleń stwierdzono głównie wobec klasy I i IV. Klasa I chitynaz ma domenę N­‑końcową złożoną z 40 aminokwasów, która ma podobną sekwencję aminokwasów do białka lateksu. Domeny te są odpowiedzialne za wiązanie IgE. Ponadto chitynazy klasy I regulują krzyżowo 236 Agnieszka Wojciechowska z alergenami wielu owoców, takich jak np. awokado, banany, a także z jadem os itd. Uczulenia na tę grupę białek stanowią istotny problem zdrowotny pracowników służby zdrowia, z uwagi na częsty kontakt z wyrobami lateksowymi. Chitynazy to enzymy proteolityczne, które katalizują hydrolizę wiązań polimerów chityny 1,4­‑β­‑N­‑acetylo­‑D­‑glukozaminy (Kasprzewska 2003). Co ciekawe, niektóre leki, np.: pochodne metyloksantyn, teofilina, pentoksyfilina i kofeina, są również silnymi inhibitorami ludzkich chitynaz o działaniu przeciwgrzybicznym (Tsirilakis i wsp. 2012). PR-5, białka z grupy taumatyn (TLP) Taumatyny to zbiór strukturalnie i funkcjonalnie różnych polipeptydów, które działają jako część systemu obronnego roślin. Zakwalifikowano je do białek stresu roślin PR-5. Indukowane są w odpowiedzi na infekcje drobnoustrojów chorobotwórczych lub niekorzystnych czynników środowiskowych. Stwierdzono także ich udział w procesach dojrzewania owoców. Większość białek z tej rodziny znaleziono w roślinach, głównie w owocach, np.: alergeny jabłka (Mal d 2), czereśni (Pru av 2) i in. (tab. 1). Stwierdzono je także wśród grzybów, pasożytów, roztoczy i owadów. Większość białek TLP ma masę ok. 20 kDa, cząsteczki są stabilizowane przez osiem wiązań dwusiarczkowych i są stabilne w warunkach niskiego pH i odporne na degradację proteolityczną i termiczną. Taumatyny owocowe zachowują swoją zdolność wiązania IgE po ogrzaniu i trawieniu (Breiteneder 2004). Po raz pierwszy taumatynę wyizolowano z owoców roślin Thaumatococcus daniellii Benth lasów tropikalnych Afryki Zachodniej. W przemyśle spożywczym taumatyna jest bardzo cenionym, niskokalorycznym słodzikiem i środkiem modyfikującym smak, znakowanym jako E957 (jest 10 000 razy słodszym od sacharozy). Białko to zostało zatwierdzone do stosowania w środkach spożywczych przeznaczonych dla ludzi i zwierząt oraz uznane za produkt bezpieczny dla konsumentów w krajach UE (zgodnie z dyrektywą Rady 94/35/WE9, Parlamentu Europejskiego oraz dyrektywą Rady nr 95/2/WE z dn. 20 lutego 1995). Z uwagi na smakowe walory taumatyn i podwyższoną odporność roślin w ich obecności, prowadzone są intensywne badania nad genetyczną modyfikacją roślin w celu genetycznego zwiększenia zawartości taumatyny (GMO) lub tworzenia wersji roślin EMO przez wprowadzanie modyfikacji epigenetycznych, które spowodowałyby zwiększenie ekspresji genów dla syntezy taumatyn (Szwacka i wsp. 2002, Wojtasik i wsp. 2014). Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 237 Białka stresu a „roślinny internet” Chemizacja rolnictwa, a także wysokie stężenia zanieczyszczeń powietrza w miastach, szczególnie w warunkach wysokiej wilgotności, czy smogu w miesiącach letnich, mają wpływ na wzrost syntezy białek stresu i wzrost immunogenności pyłku czy owoców. Interesujące badania z zakresu botaniki i fizjologii roślin umożliwiły zrozumienie mechanizmów komunikowania się roślin, które sprawiają, że synteza wysoce alergogennych białek stresu zachodzi także w roślinach, które bezpośrednio nie zostały poddane czynnikom stresogennym. Odkryto, że rośliny mogą posługiwać się skomplikowanymi metodami wymiany informacji, np. poprzez grzyby mikoryzowe, które kolonizują glebę wokół systemów korzeniowych roślin. Zaopatrują rośliny w związki azotu i fosforu, a w zamian pobierają cukry. Uwolnione substancje chemiczne przenikają matrycę gleby poprzez sieć nitkowatych grzybów mikoryzowych, które działają jak łącza informacyjne. W ten sposób są tworzone pasma komunikacyjne, które łączą jeden zestaw systemu korzeniowego z innym, tworząc tzw. „grzybowy internet”. Te sposoby komunikacji, na podobieństwo połączeń światłowodowych, mogą przenosić informacje pomiędzy roślinami tego samego lub różnych gatunków (Babikova i wsp. 2013). Sygnały te mogą być przesyłane na znacznie większe odległości niż lotne związki w powietrzu. Sieci te mogą obejmować obszar lasu. Każde drzewo może być połączone z innymi drzewami na odległość ok. 20 m. Sieci te sprawiają, że synteza wysoce alergogennych białek stresu zachodzi także w roślinach, które bezpośrednio nie zostały poddane czynnikom stresogennym (Babikova i wsp. 2013). Ciekawe badania dotyczące komunikacji roślin przeprowadzono na sadzonkach fasoli. Po 5 sadzonek fasoli hodowano w różnych pojemnikach, a następnie jedną roślinę w jednym pojemniku eksponowano na czynnik stresogenny, którym były mszyce (owady nakłuwające i wysysające soki roślinne). Powodowało to syntezę i uwalnianie białek stresu roślin, które odstraszały mszyce oraz przyciągały osy, które żerują na mszycach. Zauważono, że inne sadzonki fasoli z tego samego pojemnika, które nie były narażone na atak owadów zaczęły również aktywizować reakcję obronną i produkować białka stresu roślin. Sadzonki fasoli, które znajdowały się w innych pojemnikach nie produkowały tych białek. Stwierdzono, że powodem syntezy białek PR w roślinach niedotkniętych czynnikami stresu, była komunikacja między roślinami. Sadzonki fasoli rosnące w jednym pojemniku były podłączone ze sobą podziemną siecią grzyba, przez którą przesyłane były informacje o istniejącym zagrożeniu. Rośliny, które nie były podłączone do „grzybowej sieci” nie aktywowały genów odpowiedzialnych za reakcję obronną, ponieważ „nie posiadały informacji” o istniejącym zagrożeniu (ryc. 2.). Niedawno stwierdzono, że rośliny mogą komunikować 238 Agnieszka Wojciechowska się również za pośrednictwem powietrza, poprzez uwalnianie wonnych lotnych związków organicznych (VOC). Zaawansowane są też badania umożliwiające ocenę innych możliwości komunikacji roślin, np. przesyłania sygnałów akustycznych (Cossins 2014). Komunikacja roślin jest tak ciekawym i niezwykłym zjawiskiem, że zainspirowała nawet twórców filmów sicence fiction, takich jak Avatar Jamesa Camerona, w którym przedstawiono sposoby porozumiewania się roślin. „Drzewa głosów” tworzyły między sobą elektrochemiczne połączenia za pośrednictwem korzeni, które jak synapsy w neuronach przesyłały informacje i wspomnienia, tworząc globalną sieć. Odkrycia naukowe są równie fascynujące. Rycina 2. Sadzonki fasoli komunikują się poprzez sieć strzępków grzybowych i przekazują sobie informacje o zagrożeniu – np. ataku mszyc, co wywołuje syntezę białek stresu u sąsiednich roślin, jeśli ich korzenie są połączone „podziemnym internetem” (ryc. Agnieszka Wojciechowska). Odkrycie wzrostu ekspresji genów umożliwiających syntezę licznych, alergogennych białek stresu roślin obecnych w ziarnach pyłku i tkankach roślin, a także poznanie skomplikowanych sposobów nawigacji w świecie roślin, zwraca uwagę na nieznane wcześniej zależności wewnątrz i międzygatunkowe. Te odkrycia wskazują, jak istotne jest odpowiedzialne podejście człowieka wobec środowiska naturalnego, które jest ściśle związane z poziomem zdrowia publicznego mieszkańców Ziemi. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 239 Alergeny a zanieczyszczenia środowiska Zanieczyszczenie powietrza jest często podawane za główną przyczynę zwiększonej częstości alergii w krajach uprzemysłowionych. Stwierdzono, że wzrastająca alergenność pyłku roślin jest rezultatem coraz bardziej ekstremalnych warunków środowiska. Mogą one powodować wzrost syntezy białek stresu, zmiany strukturalne białek, a także zmiany struktury egzyny i cytoplazmy ziarna pyłku oraz zakłócenia fizjologii kiełkowania łagiewki pyłkowej. Stwierdzono też, że niektóre białka pyłku (typu EF), które naturalnie występują w formie monomerów, a pod wpływem temperatury i substancji chemicznych, przechodzą swoistą metamorfozę molekularną i podlegają oligomeryzacji. W wyniku tego procesu białka mogą stawać się alergenami (np. Bet v 4 brzozy i Phl p 7 tymotki) i przejawiają zdolności do sieciowania przeciwciał IgE na komórkach tucznych, co zapoczątkowuje reakcje nadwrażliwości typu I (Ferreira i wsp. 2014). Wielu autorów podkreśla niekorzystny wpływ ozonu (O3) i reaktywnych form tlenu (ROS) na zawartość alergenów pyłku (El Kelish i wsp. 2014) i natężenia syntezy białek stresu roślin (Songnuan 2013). Badania pyłku ambrozji eksponowanego na O3 wskazują na uszkodzenia układu membranowego pyłku i zwiększenie alergogenności białek poprzez emisje ROS i oksydaz NADPH przez ziarna pyłku (Pasqualini i wsp. 2011). Enzymy te odgrywają istotną rolę w patogenezie alergicznego zapalenia dróg oddechowych i nadwrażliwości oskrzeli (Dharajiya i wsp. 2008). Ozon okazał się też istotnym czynnikiem prowadzącym do klinicznie istotnego zwiększenia alergenności pyłku brzozy, wzmagając działanie uczulające poprzez wpływ na zwiększenie zawartości alergenów i zmiany składu lipidów pyłku (Beck i wsp. 2013). W rozwoju zapalenia alergicznego często podkreśla się rolę wolnych rodników emitowanych przez ziarna pyłku. Te aspekty próbuje się wyjaśnić np. „hipotezą dwóch sygnałów zapalenia alergicznego”. Według niej, w inicjowaniu zapalenia alergicznego u osób uczulonych zachodzi synergia działania stresu oksydacyjnego, wywoływanego przez obecność oksydaz NAD(P)H we frakcjach cząstek 4,5– 0,5 µm emitowanych z uwodnionych ziaren pyłku, który stanowi sygnał pierwszy, oraz ekspozycji na alergeny, czyli sygnał drugi (Boldogh i wsp. 2005). Stwierdzono, że oksydazy NAD(P)H, np. pyłku brzozy i ambrozji, mają także znaczenie w sygnalizacji komórkowej i mogą wywoływać stres oksydacyjny w nabłonku układu oddechowego i spojówek chorych, już w ciągu kilku minut po ekspozycji (Shalaby i wsp. 2013). Alergeny pyłku mogą też aktywować receptory TLR4, zwiększając w ten sposób stan zapalny dróg oddechowych. U chorych z astmą oskrzelową obserwowano też osłabione zdolności do szybkiej eliminacji enzymów i wolnych 240 Agnieszka Wojciechowska rodników emitowanych przez pyłek roślin. Przyczyną tego mogą być dysfunkcje mitochondriów, czy niedostatek przeciwutleniaczy, np. glutationu, enzymów antyoksydacyjnych (np. dysmutazy ponadtlenkowej czy katalazy) (Aguilera­‑Aguirre 2009, Dharajiya i wsp. 2007). Podnoszone są też kwestie wpływu zanieczyszczeń mikrobiologicznych pyłku na rozwój uczuleń i alergii pyłkowej (Mittag i wsp. 2013). Alergeny roślin transgenicznych Białka PR mają ogromne znaczenie w rolnictwie i przemyśle spożywczym przez wprowadzenie roślin transgenicznych (GMO). Najnowsze badania wskazują np. na wysokie stężenia białek stresu roślin w pyłku badanych roślin transgenicznych (Liu i wsp. 2011). Produkuje się rośliny modyfikowane genetycznie, które wykazują zwiększoną ekspresję wielu genów kodujących białka PR i przez to są bardziej odporne na patogeny. Jednak rośliny te są jednocześnie bardziej alergogenne. Mogą być przechowywane w postaci nasion i przekazywać cechy alergogenności kolejnym pokoleniom. Zwiększone stężenie białek PR w roślinach uprawnych, a co za tym idzie ich większa alergogenność, związana jest również z używaniem nawozów w rolnictwie, a także z zanieczyszczeniem środowiska. Coraz większe zanieczyszczenie środowiska i wzrost syntezy białek stresu roślin będą miały wpływ na rosnącą ilość zachorowań na choroby alergiczne. Ponadto wytwarzane są rośliny modyfikowane genetycznie, którym przy użyciu roślinnych wektorów wirusowych zostają dodane geny białek stresu np.: Bet v 1, Mal d 2, Hev b 1 i Hev b 3, Cry j 1, Cry j 2 itd., które wytwarzają silne alergeny służące do testów i immunoterapii (Ledesma i wsp. 2006a). Tworzone są także modyfikacje genetyczne roślin, podejmowane w celu wyeliminowania pewnych alergenów białkowych, które występują naturalnie w określonych gatunkach roślin. Jednak reakcje roślin na różnorodne zmiany są bardzo złożone i trudne do przewidzenia. Stwierdzono, że pod wpływem stresów biotycznych i abiotycznych zachodzą duże zmiany syntetyzowanych przez roślinę białek. Liczne badania wskazują, że ekspozycja na wiele czynników stresowych aktywuje skomplikowany specjalny program zmian ekspresji genów roślinnych. Ostateczny charakter syntetyzowanych związków chemicznych jest wypadkową wielu czynników antagonistycznych i synergistycznych, kontrolowanych przez wiele mechanizmów molekularnych, które określono jako złożoną sieć regulacyjną. Wśród nich wymienia się zmiany czynników transkrypcyjnych, szlaki sygnalizacji komórkowej, hormonalnej, zmiany stężeń reaktywnych formy tlenu, zmiany miRNA itd. (Atkinson i Urwin 2012). Badania z zakresu transkryptomiki, które badają poziom ekspresji genów poprzez ilości transkryptów, wykazują Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 241 czasem zaskakujące profile reakcji, które zaistniały w komórkach roślin transgenicznych. Na przykład stwierdzono, że rośliny transgeniczne, u których zaprogramowano nad­‑ekspresję enzymu biosyntezy proliny P5C (który jest alergenem!) w celu większej wytrzymałości na suszę, przejawiały efekty odwrotne od zamierzonych, gdy oprócz suszy występował też stres cieplny. Komórki roślin zamiast syntetyzować i gromadzić prolinę (czyli osmo­‑protektant) gromadziły sacharozę, co działało cytogennie (Rizhsky i wsp. 2002). Wiele badań poświęcono próbom wprowadzenia genów taumatyny do genomu roślin hodowlanych. Stwierdzono, że w ten sposób można poprawić ich smak i odporność wobec patogenów. Przykładowo gen taumatyny II wprowadzony do genomu truskawki sprawił, że owoce transgeniczne były słodsze i wykazywały znacznie wyższy poziom odporności na szarą pleśń powodowaną przez Botrytis cinerea (Schestibratov i Dolgov 2005). Podobnie marchew transgeniczna, w następstwie ekspresji taumatyny okazała zwiększoną odporność wobec sześciu badanych patogenów (Punja 2005). Homologię białek taumatyny II stwierdzono w odniesieniu do wielu alergenów, np: Jun a 3 i Jun r 3 – jałowca, Cup a 3 – pyłku cyprysu, Act c 2 –kiwi, Cap a 1 – papryki, Mal d 2 – jabłka, Pru av 2 – czereśni, Lyc e NP24 – pomidora i in. (Baniulis, Liobikas, Gelvonauskienė, i wsp. 2008). Biotechnolodzy prześcigają się w tworzeniu nowych roślin transgenicznych, np. wytworzyli dynię z wszczepionym genem dla alergenu roztoczy Der p 5, przez co rośliny stały się źródłem tych alergenów (Hsu, Lin, Liu, Su, Yeh 2004). Efekty tych prac budzą wiele kontrowersji i obaw. Z uwagi na potencjalnie dużą zawartość białek stresu w roślinach modyfikowanych genetycznie wzrasta alergenność pyłku tych roślin. Należy więc brać pod uwagę koniczność wnikliwej oceny bezpieczeństwa takich uprawy. Mimo, że modyfikacje genetyczne mogą pomóc profilować odmiany cenne rolniczo, bardziej odporne na patogeny i stresy biotyczne i abiotyczne, to ryzyko rozwoju alergii u ludzi i zwierząt powinno skłaniać do bardzo wnikliwej oceny argumentów za i przeciw wprowadzania ich do uprawy. Podsumowanie Obecność białek stresu i ich homologów fizjologicznych stanowi strategie znane w fitopatologii jako reakcje odpowiedzialne za obronę roślin. Białka stresu roślin w dużych stężeniach są obecne w częściach roślin związanych z ich rozrodem, np. w pyłku, nasionach i owocach, i charakteryzuje je duży potencjał alergizujący. Dostępne informacje na temat ich stężeń, struktury, cech biochemicznych i ryzyka 242 Agnieszka Wojciechowska alergizacji powinny otworzyć nową płaszczyznę i konieczność wielowymiarowej współpracy między lekarzami, dietetykami, biologami, biotechnologami, rolnikami, specjalistami do spraw ochrony środowiska itd., aby opracować nowe działania profilaktyczne oraz lecznicze. Ważnym zagadnieniem, które powinno być przedmiotem dogłębnych analiz, jest konieczność oceny bezpieczeństwa roślin modyfikowanych genetycznie, zarówno GMO jak i EMO. Jest prawdopodobne, że wciąż następujące zmiany środowiskowe, takie jak wzrost urbanizacji i wzrost poziomu zanieczyszczeń, będą prowadziły do dalszych niekorzystnych zmian w biochemii i fizjologii roślin, które będą skutkować wzrostem alergii i chorób alergicznych w skali globalnej. Pomiary stężeń białek stresu w roślinach, a także ocena jakości pyłku, zarówno roślin dziko rosnących jak i uprawianych, mogą być istotnym indykatorem tych zmian. Spis literatury Abello N., Kerstjens H. A. M., Postma D. S., Bischoff R., 2009. Protein tyrosine nitration: selectivity, physicochemical and biological consequences, denitration, and proteomics methods for the identification of tyrosine­‑nitrated proteins. Journal of Proteome Research, 8(7): 3222–3238. Aguilera­‑Aguirre L., Bacsi A., Saavedra­‑Molina A., Kurosky A., Sur S., Boldogh I., 2009. Mitochondrial dysfunction increases allergic airway inflammation. The Journal of Immunology, 183: 5379–5387. Asensio T., Crespo J. F., Sanchez­‑Monge R., Lopez­‑Torrejon G., Somoza M. L., Rodriguez J., Salcedo G., 2004. Novel plant pathogenesis­‑related protein family involved in food allergy. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 114(4): 896–899. Asero R., 2014. In patients with LTP syndrome food­‑specific IgE show a predictable hierarchical order. European Annals of Allergy and Clinical Immunology, 46(4): 142–146. Asero R., Mistrello G., Roncarolo D., de Vries S. C., Gautier M. F., Ciurana C. L., Verbeek E., Mohammadi T., Knul­‑Brettlova V., Akkerdaas J. H., Bulder I., Aalberse R. C., van Ree R., 2000. Lipid transfer protein: A pan­‑allergen in plant­‑derived foods that is highly resistant to pepsin digestion. International Archives of Allergy and Immunology, 122(1): 20–32. Atkinson N. J., Urwin P. E., 2012. The interaction of plant biotic and abiotic stresses: from genes to the field. Journal of Experimental Botany, 63(10): 3523–3543. Babikova Z., Gilbert L., Bruce T. J. A., Birkett M., Caulfield J. C., Woodcock C., Pickett J. A., Johnson D., 2013. Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack. Ecology Letters, 16(7): 835–843. Baniulis D., Liobikas J., Gelvonauskienė D., Sasnauskas A.,Vaitiekaitis G, Stanys V., 2008. Computational analysis of thaumatin­‑II allergenicity and prediction of antigenic elements of thaumatin­‑like family proteins. Biologija, Vol. 54, No. 3: 202–207. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 243 Barber D., de la Torre F., Lombardero M., Antépara I., Colas C., Dávila I., Tabar A. I., Vidal C., Villalba M., Salcedo G., Rodríguez R., 2009. Component­‑resolved diagnosis of pollen allergy based on skin testing with profilin, polcalcin and lipid transfer protein pan­ ‑allergens. Clinical & Experimental Allergy, 39(11): 1764–1773. Barre A., Borges J.-P., Rougé P., 2005. Molecular modelling of the major peanut allergen Ara h 1 and other homotrimeric allergens of the cupin superfamily: a structural basis for their IgE­‑binding cross­‑reactivity. Biochimie, 87(6): 499–506. Beck I., Jochner S., Gilles S., McIntyre M., Buters J. T. M., Schmidt­‑Weber C., Behrendt H., Ring J., Menzel A., Traidl­‑Hoffmann C., 2013. High environmental ozone levels lead to enhanced allergenicity of birch pollen. PLoS One, 8(11): e80147. Beitia J. M., López­‑Matas M. A., Alonso A., Vega A., Mateo B., Cárdenas R., Carnés J., 2014. Allergenic Profile to Phleum pratense and Immunological Changes Induced after Grass Allergen­‑Specific Immunotherapy. International Archives of Allergy and Immunology, 165(1): 9–17. Blok R., Gaweł J., Klimkiewicz­‑Blok D., 2011. Zespół złego wchłaniania na przykładzie celiakii – problem niedoceniany w rozrodzie człowieka. Gastroenterologia Polska, 18(2): 77–79. Boldogh I., Bacsi A., Choudhury B. K., Dharajiya N., Alam R., Hazra T. K., Mitra S., Goldblum R. M., Sur S., 2005. ROS generated by pollen NADPH oxidase provide a signal that augments antigen­‑induced allergic airway inflammation. The Journal of Clinical Investigation, 115(8): 2169–2179. Breiteneder H., 2004. Thaumatin­‑like proteins – a new family of pollen and fruit allergens. Allergy, 59(5): 479–481. Breiteneder H., Mills E. N. C., 2005a. Molecular properties of food allergens. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 115(1): 14–23. Breiteneder H., Mills E. N. C., 2005b. Nonspecific lipid­‑transfer proteins in plant foods and pollens: an important allergen class. Current Opinion in Allergy & Clinical Immunology, 5(3): 275–279. Breiteneder H., Pettenburger K., Bito A., Valenta R., Kraft D., Rumpold H., Scheiner O., Breitenbach M., 1989. The gene coding for the major birch pollen allergen Betv1, is highly homologous to a pea disease resistance response gene. The EMBO Journal, 8(7): 1935–1938. Buczyłko K., 2010. Roślinne białka stresu jako alergeny dla człowieka. Alergia, 3: 53–58. Cases B., Ibañez M. D., Tudela J. I., Sanchez­‑Garcia S., del Rio P. R., Fernandez E. A., Escudero C., Fernandez­‑Caldas E., 2014. Immunological cross­‑reactivity between olive and grass pollen: implication of major and minor allergens. World Allergy Organization Journal, 7: 11. Cheng F.-Y., Blackburn K., Lin Y.-M., Goshe M. B., Williamson J. D., 2009. Absolute protein quantification by LC/MSE for global analysis of salicylic acid­‑induced plant protein secretion responses. Journal of Proteome Research, 8(1): 82–93. 244 Agnieszka Wojciechowska Chu L. M., Rennie D. C., Cockcroft D. W., Pahwa P., Dosman J., Hagel L., Karunanayake C., Pickett W., Lawson J. A., 2014. Prevalence and determinants of atopy and allergic diseases among school­‑age children in rural Saskatchewan, Canada. Annals of Allergy, Asthma & Immunology, 113(4): 430–439. Cossins D., 2014. Plant Talk. New Scientist Magazine [online], 1 January: <http://www. the­‑scientist.com/?articles.view/articleNo/38727/title/Plant­‑Talk/>. Costa J., Carrapatoso I., Oliveira M. B. P. P., Mafra I., 2014. Walnut allergens: molecular characterization, detection and clinical relevance. Clinical & Experimental Allergy, 44(3): 319–341. Dall’Antonia F., Pavkov­‑Keller T., Zangger K., Keller W., 2014. Structure of allergens and structure based epitope predictions. Methods, 66(1): 3–21. Dharajiya N., Boldogh I., Cardenas V., Sur S., 2008. Role of pollen NAD(P)H oxidase in allergic inflammation. Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology, 8(1): 57–62. Dharajiya N., Choudhury B. K., Bacsi A., Boldogh I., Alam R., Sur S., 2007. Inhibiting pollen reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase­‑induced signal by intrapulmonary administration of antioxidants blocks allergic airway inflammation. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 119(3): 646–653. Dinakar C., 2012. Anaphylaxis in children: current understanding and key issues in diagnosis and treatment. Current Allergy and Asthma Reports, 12(6): 641–649. Dölle S., Lehmann K., Schwarz D., Weckwert W., Scheler C., George E., Franken P., Worm M., 2011. Allergenic activity of different tomato cultivars in tomato allergic subjects. Clinical and Experimental Allergy., 41(11): 1643–1652. Dunwell J. M., 1998. Cupins: a new superfamily of functionally diverse proteins that include germins and plant storage proteins. Biotechnology & Genetic Engineering Reviews, 15: 1–32. Dunwell J. M., Purvis A., Khuri S., 2004. Cupins: the most functionally diverse protein superfamily? Phytochemistry, 65(1): 7–17. Egger M., Hauser M., Mari A., Ferreira F., Gadermaier G., 2010. The role of lipid transfer proteins in allergic diseases. Current Allergy and Asthma Reports, 10(5): 326–335. El Kelish A., Zhao F., Heller W., Durner J., Winkler J. B., Behrendt H., Traidl­‑Hoffmann C., Horres R., Pfeifer M., Frank U., Ernst D., 2014. Ragweed (Ambrosia artemisiifolia) pollen allergenicity: SuperSAGE transcriptomic analysis upon elevated CO2 and drought stress. BMC Plant Biology, 14(1): 176. Ferreira F., Wolf M., Wallner M., 2014. Molecular approach to allergy diagnosis and therapy. Yonsei Medical Journal, 55(4): 839–852. Fonseca C., Planchon S., Pinheiro C., Renaut J., Ricardo C. P., Oliveira M. M., Batista R., 2014. Maize IgE binding proteins: each plant a different profile? Proteome Science, 12: 1–17. Galindo­‑Pacheco L. V., O’Farrill­‑Romanillos P. M., Amaya­‑Mejía A. S., Almeraya­‑García P., López­‑Rocha E., 2014. Anaphylaxis secondary to prick­‑to­‑prick tests to foods and its risk factors. Revista Alergia México, 61(1): 24–31. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 245 García­‑Gallardo M. V., Algorta J., Longo N., Espinel S., Aragones A., Lombardero M., Bernaola G., Jauregui I., Aranzabal A., Albizu M. V., Gastaminza G., 2013. Evaluation of the effect of pollution and fungal disease on Pinus radiata pollen allergenicity. International Archives of Allergy and Immunology, 160(3): 241–250. Hauser M., Roulias A., Ferreira F., Egger M., 2010. Panallergens and their impact on the allergic patient. Allergy, Asthma & Clinical Immunology, 6(1): 1–14. Holding D. R., 2014. Recent advances in the study of prolamin storage protein organization and function. Frontiers in Plant Science, 5: 1–22. Hsu C. H., Lin S. S., Liu F. L., Su W. C., Yeh S. D., 2004. Oral administration of a mite allergen expressed by Zucchini yellow mosaic virus in cucurbit species downregulates allergen­‑induced airway inflammation and IgE synthesis. J. Allergy Clin. Immun., 113:1079–1085. Jensen­‑Jarolim E., 2014. Happy 25th birthday, Bet v 1! World Allergy Organization Journal, 7(1): 14. Jones­‑Rhoades M. W., Borevitz J. O., Preuss D., 2007. Genome­‑wide expression profiling of the Arabidopsis female gametophyte identifies families of small, secreted proteins. PLoS Genetics, 3(10): 1848–1861. Just J., Saint­‑Pierre P., Gouvis­‑Echraghi R., Laoudi Y., Roufai L., Momas I., Annesi Maesano I., 2014. Childhood allergic asthma is not a single phenotype. The Journal of Pediatrics, 164(4): 815–820. Kader J.-C., 1996. Lipid­‑transfer proteins in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 47: 627–654. Kader J. C., 1997. Lipid­‑transfer proteins: a puzzling family of plant proteins. Trends in Plant Science, 2(2): 66–70. Kasprzewska A., 2003. Plant chitinases – regulation and function. Cellular & Molecular Biology Letters, 8(3): 809–824. Klinglmayr E., Hauser M., Zimmermann F., Dissertori O., Lackner P., Wopfner N., Ferreira F., Wallner M., 2009. Identification of B-cell epitopes of Bet v 1 involved in cross­ ‑reactivity with food allergens. Allergy, 64(4): 647–651. Koppelman S. J., Hefle S. L., Taylor S. L., de Jong G. A., 2010. Digestion of peanut allergens Ara h 1, Ara h 2, Ara h 3, and Ara h 6: a comparative in vitro study and partial characterization of digestion­‑resistant peptides. Molecular Nutrition & Food Research, 54(12): 1711–1721. Kosakivska I., Klymchuk D., Negretzky V., Bluma D., Ustinova A., 2008. Stress proteins and ultrastructural characteristics. General and Applied Plant Physiology. Special issue, 34(3–4): 405–418. Kumar S. A., Kumari P. H., Sundararajan V. S., Suravajhala P., Kanagasabai R., Kavi Kishor P. B., 2014. PSPDB: Plant Stress Protein Database. Plant Molecular Biology Reporter, 32(4): 940–942. 246 Agnieszka Wojciechowska Landa­‑Pineda C. M., Guidos­‑Fogelbach G., Marchat­‑Marchau L., López­‑Hidalgo M., Arroyo­‑Becerra A., Sandino Reyes­‑López C. A., 2013. Profilins: allergens with clinical relevance. Revista Alergia México, 60(3): 129–143. Ledesma A., Barderas R., Westritschnig K. I., Quiralte J., Pascual C. Y., Valenta R., Villalba M., Rodríguez R., 2006a. A comparative analysis of the cross­‑reactivity in the polcalcin family including Syr v 3, a new member from lilac pollen. Allergy, 61(4): 477–484. Ledesma A., Moral V., Villalba M., Salinas J. I., Rodríguez R., 2006b. Ca2+-binding allergens from olive pollen exhibit biochemical and immunological activity when expressed in stable transgenic Arabidopsis. The FEBS Journal, 273(19): 4425–4434. Liu J.-J., Ekramoddoullah A. K. M., 2006. The family 10 of plant pathogenesis­‑related proteins: Their structure, regulation, and function in response to biotic and abiotic stresses. Physiological and Molecular Plant Pathology, 68(1–3): 3–13. Liu M.-S., Li H.-C., Chang Y.-M., Wu M.-T., Chen L.-F. O., 2011. Proteomic analysis of stress­‑related proteins in transgenic broccoli harboring a gene for cytokinin production during postharvest senescence. Plant Science, 181(3): 288–299. Lombardero M., García­‑Sellés F. J., Polo F., Jimeno L., Chamorro M. J., García­‑Casado G., Sánchez­‑Monge R., Díaz­‑Perales A., Salcedo G., Barber D., 2004. Prevalence of sensitization to Artemisia allergens Art v 1, Art v 3 and Art v 60 kDa. Cross­‑reactivity among Art v 3 and other relevant lipid­‑transfer protein allergens. Clinical & Experimental Allergy, 34(9): 1415–1421. Majkowska­‑Wojciechowska B., 2012. Epidemiologia chorób alergicznych. [W:] Immunoterapia alergenowa, Kowalski M. L., Rogala B. (Red.). Łódź: Mediton Oficyna Wydawnicza: 21–35. Majkowska­‑Wojciechowska B., Balwierz Z., Pełka J., Jarzębska M., Kowalski M. L., 2005. Porównanie dynamiki opadu pyłkowego w środowisku miejskim i wiejskim centralnej Polski. Alergia Astma Immunologia, 10(3): 139–147. Mittag D., Varese N., Scholzen A., Mansell A., Barker G., Rice G., Rolland J. M., O’Hehir R. E., 2013. TLR ligands of ryegrass pollen microbial contaminants enhance Th1 and Th2 responses and decrease induction of Foxp3hi regulatory T cells. European Journal of Immunology, 43(3): 723–733. Nagpure A., Choudhary B., Gupta R. K., 2014. Chitinases: in agriculture and human Healthcare. Critical Reviews in Biotechnology, 34(3): 215–232. Nettis E., Bonifazi F., Bonini S., Di Leo E., Maggi E., Melioli G., Passalacqua G., Senna G., Triggiani M., Vacca A., Canonica G. W., 2014. Molecular diagnosis and the Italian Board for ISAC. European Annals of Allergy and Clinical Immunology, 46(2): 68–73. Park H. J., Lim H. S., Park K. H., Lee J.-H., Park J.-W., Hong C.-S., 2014. Changes in allergen sensitization over the last 30 years in Korea respiratory allergic patients: a single­ ‑center. Allergy Asthma & Immunology Research, 6(5): 434–443. Pasqualini S., Tedeschini E., Frenguelli G., Wopfner N., Ferreira F., D’Amato G., Ederli L., 2011. Ozone affects pollen viability and NAD(P)H oxidase release from Ambrosia arte‑ misiifolia pollen. Environmental Pollution, 159(10): 2823–2830. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 247 Pasquato N., Berni R., Folli C., Folloni S., Cianci M., Pantano S., Helliwell J. R., Zanotti G., 2006. Crystal structure of peach Pru p 3, the prototypic member of the family of plant non­‑specific lipid transfer protein pan­‑allergens. Journal of Molecular Biology, 356(3): 684–694. Pezzotti M., Feron R., Mariani C., 2002. Pollination modulates expression of the PPAL gene, a pistil­‑specific β­‑expansin, Plant Molecular Biology, 49(2): 187–197. Punja Z. K., 2005. Transgenic carrots expressing a thaumatin­‑like protein display enhanced resistance to several fungal pathogens. Can. J. Plant Path., 27: 291–292. Quirce S., 2014. IgE antibodies in occupational asthma: are they causative or an associated phenomenon? Current Opinion in Allergy Clinical Immunology, 14(2): 100–105. Radauer C., Bublin M., Wagner S., Mari A., Breiteneder H., 2008. Allergens are distributed into few protein families and possess a restricted number of biochemical functions. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 121(4): 847–852.e7. Rizhsky L., Liang H., Shuman J., Shulaev V., Davletova S., Mittler R., 2004. When Defense Pathways Collide. The Response of Arabidopsis to a Combination of Drought and Heat Stress. Plant Physiology, April 2004 vol. 134 no. 4: 1683–1696. Röschmann K., Farhat K., König P., Suck R., Ulmer A. J., Petersen A., 2009. Timothy grass pollen major allergen Phl p 1 activates respiratory epithelial cells by a non­‑protease mechanism. Clinical & Experimental Allergy, 39(9): 1358–1369. Rounds C. M., Hepler P. K., Winship L. J., 2014. The apical actin fringe contributes to localized cell wall deposition and polarized growth in the lily pollen tube. Plant Physiology, 166(1): 139–151. Salcedo G., Sánchez­‑Monge R., Barber D., Díaz­‑Perales A., 2007. Plant non­‑specific lipid transfer proteins: an interface between plant defence and human allergy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA), 1771(6): 781–791. Santos A., Van Ree R., 2011. Profilins: mimickers of allergy or relevant allergens? International Archives of Allergy and Immunology, 155(3): 191–204. Schestibratov K. A., Dolgov S. V., 2005. Transgenic strawberry plants expressing a thaumatin II gene demonstrate enganced resistance to Botrytis cinerea. Sci Hortic, 106: 177–189. Seutter von Loetzen C., Hoffmann T., Hartl M. J., Schweimer K., Schwab W., Rösch P., Hartl­‑Spiegelhauer O., 2014. Secret of the major birch pollen allergen Bet v 1: identification of the physiological ligand. Biochemical Journal, 457(3): 379–390. Shalaby K. H., Allard­‑Coutu A., O’Sullivan M. J., Nakada E., Qureshi S. T., Day B. J., Martin J. G., 2013. Inhaled birch pollen extract induces airway hyperresponsiveness via oxidative stress but independently of pollen­‑intrinsic NADPH oxidase activity, or the Toll­ ‑like receptor 4­‑TRIF pathway. The Journal of Immunology, 191(2): 922–933. Sinha M., Singh R. P., Kushwaha G. S., Iqbal N., Singh A., Kaushik S., Kaur P., Sharma S., Singh T. P., 2014. Current Overview of Allergens of Plant Pathogenesis Related Protein Families. The Scientific World Journal, ID 543195: 1–19. 248 Agnieszka Wojciechowska Songnuan W., 2013. Wind­‑pollination and the roles of pollen allergenic proteins. Asian Pacific Journal of Allergy and Immunology, 31(4): 261–270. Sørensen S. B., Bech L. M., Muldbjerg M., Beenfeldt T., Breddam K., 1993. Barley lipid transfer protein 1 is involved in beer foam formation. MBAA Technical Quarterly, 30(4): 136–145. Sozańska B., Błaszczyk M., Pearce N., Cullinan P., 2014. Atopy and allergic respiratory disease in rural Poland before and after accession to the European Union. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 133(5): 1347–1353. Spangfort M. D., Larsen J. N., Gajhede M., 1996. Crystallization and preliminary X­‑ray investigation at 2.0. A resolution of Bet v 1, a birch pollen protein causing IgE­‑mediated allergy. Proteins, 26(3): 358–360. Staff I. A., Schäppi G., Taylor P. E., 1999. Localisation of allergens in ryegrass pollen and in airborne micronic particles. Protoplasma, 208(1–4): 47–57. Szwacka M., Krzymowska M., Kowalczyk M. E, Osuch A., Malepszy S., 2002. Variable properties of transgenic cucumber plants containing the thaumatin II gene from Thau‑ matococcus daniellii. Acta Physiologiae Plantarum, 24(2): 173–185. Tlachi­‑Corona L., Caballero­‑López C. G., López­‑García A. I., Papaqui­‑Tapia S., Arana­ ‑Muñoz O., Carcaño­‑Pérez M. S., Marín­‑Marín A., Garrido­‑Priego F., 2014. Correlation between the magnitude of skin prick test reactivity and pollen­‑specific serum IgE levels in patients with respiratory allergy. Revista Alergia México, 61(1): 3–8. Tripodi S., Frediani T., Lucarelli S., Macrì F., Pingitore G., Di Rienzo Businco A., Dondi A., Pansa P., Ragusa G., Asero R., Faggian D., Plebani M., Matricardi P. M., 2012. Molecular profiles of IgE to Phleum pratense in children with grass pollen allergy: implications for specific immunotherapy. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 129(3): 834–839.e8. Tsirilakis K., Kim C., Vicencio A. G., Andrade C., Casadevall A., Goldman D. L., 2012. Methylxanthine inhibit fungal chitinases and exhibit antifungal activity. Mycopathologia, 173(2–3): 83–91. Uberto R., Moomaw E. W., 2013. Protein Similarity Networks Reveal Relationships among Sequence, Structure, and Function within the Cupin Superfamily. PLoS One, 8(9): e74477. Vetander M., Helander D., Flodström C., Östblom E., Alfvén T., Ly D. H., Hedlin G., Lilja G., Nilsson C., Wickman M., 2012. Anaphylaxis and reactions to foods in children – a population­‑based case study of emergency department visits. Clinical & Experimental Allergy, 42(4): 568–577. Vieths S., Scheurer S., Ballmer­‑Weber B., 2002. Current understanding of cross­‑reactivity of food allergens and pollen. Annals of the New York Academy of Sciences, 964: 47–68. Vitaliti G., Pavone P., Spataro G., Giunta L., Guglielmo F., Falsaperla R., 2013. Legumes steam allergy in childhood: Update of the reported cases. Allergologia et Immunopathologia, DOI: 10.1016/j.aller.2013.09.009. Alergeny, białka stresu pyłku roślin – klasyfikacja, charakterystyka... 249 Wang W., Vinocur B., Shoseyov O., Altman A., 2004. Role of plant heat­‑shock proteins and molecular chaperones in the abiotic stress response. Trends in Plant Science, 9(5): 244–252. Westritschnig K., Horak F., Swoboda I., Balic N., Spitzauer S., Kundi M., Fiebig H., Suck R., Cromwell O., Valenta R., 2008. Different allergenic activity of grass pollen allergens revealed by skin testing. European Journal of Clinical Investigation, 38(4): 260–267. Witke W., 2004. The role of profilin complexes in cell motility and other cellular processes. Trends in Cell Biology, 14(8): 461–469. Wojtasik W., Kulma A., Boba A., Szopa J., 2014. Oligonucleotide treatment causes flax β­‑glucanase up­‑regulation via changes in gene­‑body methylation. BMC Plant Biology, 14: 261. Worm M., Moneret­‑Vautrin A., Scherer K., Lang R., Fernandez­‑Rivas M., Cardona V., Kowalski M. L., Jutel M., Poziomkowska­‑Gesicka I., Papadopoulos N. G., Beyer K., Mustakov T., Christoff G., Bilò M. B., Muraro A., Hourihane J. O., Grabenhenrich L. B., 2014. First European data from the network of severe allergic reactions (NORA). Allergy, 69(10): 1397–1404. Xue B., Leyrat C., Grimes J. M., Robinson R. C., 2014. Structural basis of thymosin­‑β4/ profilin exchange leading to actin filament polymerization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. DOI: 10.1073/pnas.1412271111. Xu Q., Grant J., Chiu H.-J., Farr C. L., Jaroszewski Ł., Knuth M. W., Miller M. D., Lesley S. A., Godzik A., Elsliger M.-A., Deacon A. M., Wilson I. A., 2014a. Crystal structure of a member of a novel family of dioxygenases (PF10014) reveals a conserved cupin fold and active site. Proteins, 82(1): 164–170. Xu T.-F., Zhao X.-C., Jiao Y.-T., Wei J.-Y., Wang L., Xu Y., 2014b. A Pathogenesis Related Protein, VpPR­‑10.1, from Vitis pseudoreticulata: An Insight of Its Mode of Antifungal Activity. PLoS ONE, 9(4): e95102. http://www.allergen.org/ http://www.crc.dk/flab/foam.htm http://www.gabipd.org/database/cgi­‑bin/GreenCards.pl.cgi Pollen pathogenesis­‑related proteins – classification, characteristics, health and environmental implications Abstract The incidence of asthma and allergy has been rapidly increasing over the last decades, and it largely depends on the exposure to environmental factors, including allergens. The pollen of the same taxon can vary in the amount of allergens, such as pathogenesis­‑related proteins (PR). These proteins are present mainly in the parts of plants associated with reproduction (in pollen, seeds, fruit) and cause increased allergenicity of these plant organs. The synthesis of stress proteins (PR) includes 250 Agnieszka Wojciechowska various phytopathological strategies, including underground and aboveground communication methods between plants. The increased synthesis and concentration of PR proteins in plants and their high cross­‑reactivity are caused mainly by chemicals used in agriculture, air pollution, and the introduction of genetically and epigenetically modified plants. The most important groups of plant allergens are proteins classified by their structure and biochemical properties (prolamin, profilin, cupin, expansin, chitinase, polkalcin, Bet v 1­‑like proteins). The second type of plant allergen classification refers to PR proteins which are divided into seventeen groups, associated with their sequence, structure, and biological activity. The concentration of stress proteins both in wild and cultivated plants may be significant for a growing number of people suffering from allergies and may be an important indicator of environmental changes. Biologiczne i chemiczno­‑fizyczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego [1] Elżbieta Weryszko­‑Chmielewska, [2] Krystyna Piotrowska­‑Weryszko, [1] Aneta Sulborska, [3] Anna Matysik­‑Woźniak [1] Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Botaniki [2] Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Zakład Ekologii Ogólnej [3] Uniwersytet Medyczny w Lublinie, Katedra i Klinika Okulistyki Streszczenie Praca zawiera liczne informacje z literatury dotyczące różnych zanieczyszczeń powietrza oraz wyniki własnych, autorskich obserwacji. Przedstawiono w niej rodzaje zanieczyszczeń związanych z cząstkami pyłów, najważniejsze zanieczyszczenia gazowe oraz podstawowe zanieczyszczenia aerobiologiczne z uwzględnieniem ich stężeń i zakresów wielkości. Zaprezentowano obrazy różnych zanieczyszczeń, które występowały w punktach pomiarowych aeroplanktonu w dwóch dzielnicach Lublina. Zanieczyszczenia biologiczne (ziarna pyłku, zarodniki grzybów) oraz zanieczyszczenia cząstkami pyłów przestawiono na elektronogramach ze skaningowego mikroskopu elektronowego. Wstęp W powietrzu środowiska zewnętrznego zawarte są różne typy zanieczyszczeń, które oddziałują na organizmy żywe: • aerozole biologiczne, • zanieczyszczenia gazowe, • zanieczyszczenia cząstkami pyłów. Aerozole biologiczne stanowią kompleks różnych struktur organicznych, które wywierają najsilniejszy wpływ na zdrowie człowieka, powodując infekcje, alergie oraz efekty podrażnienia (Lebowitz i O’Rourke 1991). Niekorzystne oddziaływanie elementów biologicznych na organizm człowieka może się potęgować 252 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko... z powodu interakcji z innymi zanieczyszczeniami. Kontaminanty gazowe lub pyłowe mogą uszkadzać składniki bioaerozolu, co wywołuje dodatkowy negatywny efekt ich oddziaływania (Ruffin i wsp. 1983, Majd i wsp. 2004). Najczęściej występującą interakcją jest synergistyczny wpływ zanieczyszczeń aerobiologicznych i chemicznych na zdrowie ludzi. Zaobserwowano silniejsze reakcje osób wrażliwych na biologiczne aeroalergeny w sytuacji dodatkowego oddziaływania zanieczyszczeń gazowych lub cząstek pyłów, które mogą zmieniać koncentrację, strukturę i właściwości cząstek bioaerozolu (Leonardi i Lanier 2008, Sousa i wsp. 2008). Oddziaływanie biologicznych składników aerozolu na organizm człowieka może być również modyfikowane przez czynniki klimatyczne, m.in. wilgotność, temperaturę i prędkość wiatru (Grinn­‑Gofroń 2011, Puc 2011, 2012). W powietrzu atmosferycznym istnieje ekologiczny mikrosystem, który jest odbiciem dynamiki zawartych w nim biologicznych i chemiczno­‑fizycznych zanieczyszczeń (Lebowitz i O’Rourke 1991). Do badania jakości powietrza (stopnia zanieczyszczenia) wykorzystuje się testy żywotności ziaren pyłku (Iannotti i wsp. 2000, Gottardini i wsp. 2004). Wykazano, że oddziaływanie gazowych i pyłowych zanieczyszczeń powietrza powoduje deformacje ziaren pyłku i zmiany w budowie egzyny (Cerceau­‑Larrival i wsp. 1991, Chehregani i wsp. 2004, Chehregani i Kouhkan 2008). Zanieczyszczenie powietrza pyłami W powietrzu atmosferycznym zawarte są cząstki pyłów o różnych rozmiarach. W miastach występują najczęściej pyły związane z działalnością antropologiczną. Większość cząstek materii zawieszonej w powietrzu ma średnicę zawartą w przedziale 0,5–5,0 µm. W cząstkach pyłów znaczny udział mają metale ciężkie: Pb, Cd, Zn, Cu. Źródłem toksycznych metali ciężkich jest ich emisja przez przemysł przetwórczy oraz spalanie paliw kopalnych. Cząstki toksycznych metali mają najczęściej średnicę 0,1–0,5 µm (Fowler 2004). Zróżnicowany zakres wielkości pyłów znajduje odbicie w tempie ich depozycji i zasięgu. Cząstki o niewielkich rozmiarach, np. o średnicy 0,2 µm, osadzają się trudniej i mogą być przenoszone przez prądy powietrza na odległość przekraczającą 1000 km (Colvile 2004). Przy ustalaniu norm jakości powietrza zwraca się głównie uwagę na zanieczyszczenia pyłowe o małych cząstkach, osiągających średnicę poniżej 10 µm (PM10) lub poniżej 2,5 µm (PM2,5) (QUARG 1996). Uznaje się, że cząstki o wymienionym Biologiczne i chemiczno-fizyczne zanieczyszczenia powietrza... 253 zakresie wielkości mogą mieć negatywny wpływ na zdrowie człowieka (Farmer 1997). Do głównych źródeł pyłów pierwotnych należą (Farmer 2004): • wydobywanie minerałów, np. kamieniołomy, • przetwórstwo surowców mineralnych, np. cementownie, fabryki nawozów sztucznych, • użytkowanie dróg, • spaliny samochodowe, • źródła naturalne, np. wywiewanie z gleby, wybuchy wulkanów. Rozmiary różnych typów cząstek pyłowych zawarte są w szerokich granicach. Pyły pochodzące ze spalin samochodowych mogą osiągać wielkość od 0,01 do 5000 µm (Ninomiya i wsp. 1971). Najczęściej rejestrowane rozmiary miejskiego pyłu ulicznego mieszczą sie w zakresie 3–100 µm (Thompson i wsp. 1984). Natomiast pyły stanowiące popiół mają wielkość od 1 do 2000 µm (Krajickova i Mejstrik 1984), a pył węglowy osiąga rozmiary 3–100 µm (Rao 1971). Największy wpływ na zdrowie człowieka wywierają małe cząstki pyłów. Natomiast duży wpływ na rośliny mają przede wszystkim pyły o większych rozmiarach cząstek. Mogą one zatykać aparaty szparkowe, co hamuje tempo transpiracji. Ich depozycja na powierzchni liści może powodować podwyższenie temperatury liści i zakłócenia funkcji metabolicznych oraz redukcję fotosyntezy z powodu zacienienia. Niektóre pyły, np. pochodzące z cementowni, wykazują dużą reaktywność, wywołując uszkodzenia komórek, a pył węglowy może mieć właściwości toksyczne, powodując patologiczne zmiany na liściach (Farmer 2004). Zanieczyszczenia gazowe Przedostające się do atmosfery szkodliwe gazy podzielono na zanieczyszczenia pierwotne i wtórne. Do pierwotnych należą: tlenek węgla (CO), dwutlenek siarki (SO2), amoniak (NH3), chlorowodór (HCl) i tlenek azotu (NO). Zawarty w powietrzu atmosferycznym NO jest z łatwością utleniany przez ozon do NO2. Gazowe zanieczyszczenia wtórne powstają w atmosferze w wyniku chemicznych przemian zanieczyszczeń pierwotnych. Do zanieczyszczeń wtórnych należy m.in. ozon (O3), który powstaje przez utlenianie lotnych związków organicznych (VOC – volatile organic compounds) w obecności tlenków NO i NO2 (wspólnie NOx). Do gazów zanieczyszczających z tej grupy należy również nadtlenek wodoru (H2O2). Lotne związki organiczne stanowiące zanieczyszczenia powietrza emitują 254 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko... głównie zakłady przemysłowe oraz pojazdy silnikowe (Lebowitz i O’Rourke 1991, Fowler 2004). Zanieczyszczenia aerobiologiczne Unoszący się w powietrzu aeroplankton, nazywany biologicznym aerozolem, jest bardzo zróżnicowaną grupą biologicznych struktur i materiałów. Obejmuje spory, mikroorganizmy, rozproszone cząstki oraz wydaliny różnych organizmów. Do cząstek biologicznego aerozolu należą: wirusy, bakterie, szczątki roślinne, zarodniki i strzępki grzybów, glony, fragmenty porostów, zarodniki mszaków i paprotników, ziarna pyłku, małe owady i pajęczaki. Poszczególne cząstki bioaerozolu występują w powietrzu w różnych stężeniach (Galan i wsp. 1995, Jäger i wsp. 1996, Emberlin i wsp. 2007, Myszkowska i wsp. 2010, Zenkteler 2012, Haratym i wsp. 2014, Piotrowska­‑Weryszko i Weryszko­‑Chmielewska 2014). Rzadko rejestrowane są w preparatach aerobiologicznych drobne owady i roztocza, a także fragmenty odnóży czy skrzydeł owadów. W regionach wegetacji roślin koncentracje poszczególnych cząstek aerozolu biologicznego mogą być bardzo wysokie. Zakresy koncentracji przedstawia tab. 1. W ostatnich latach prowadzone są intensywne badania nad wpływem cząstek biologicznego aerozolu na procesy atmosferyczne. Wiadomo obecnie, że cząstki bioaerozolu pełnią funkcję jąder kondensacji w tworzących się chmurach. Mają również zdolność funkcjonowania jako jądra lodowe w atmosferze (Despres i wsp. 2012). Tabela 1. Charakterystyka wybranych elementów bioaerozolu w regionach wegetacji roślin (Szweykowscy 2003, Despres i wsp. 2012, Zenkteler 2012). Składniki bioaerozolu Stężenia w powietrzu w 1 m3 Zakres wielkości Wirusy ~ 104 10–1800 nm Bakterie ~ 104 1–2 µm Glony ~ 100–103 – Zarodniki grzybów ~ 103–104 2,5–10 µm Zarodniki paproci ~ 10–103 18–78 µm Ziarna pyłku ~ 10–103 średnio 30 µm Biologiczne i chemiczno-fizyczne zanieczyszczenia powietrza... 255 Zanieczyszczenia powietrza w badaniach przeprowadzonych w Lublinie Badania zostały wykonane metodą grawimetryczną, przy zastosowaniu aparatów Durhama, które były umieszczone w dwóch dzielnicach: Śródmieście (na wysokości 21 m) i Kalinowszczyzna (na wysokości 20 m). Opad elementów biologicznego aerozolu oraz cząstek pyłów zbierano w okresie od 23 kwietnia do 16 lipca 2009 roku przy użyciu taśmy dwustronnie klejącej. Po napyleniu złotem fragmenty taśmy z próbami zanieczyszczeń oglądano w skaningowym mikroskopie elektronowym. Celem badań było zarejestrowanie różnego typu zanieczyszczeń powietrza w obu częściach miasta. Z badań wynika, że w preparatach z różnych dzielnic Lublina znalazły się obok ziaren pyłku i zarodników grzybów, cząstki pyłowe o zróżnicowanej wielkości. Wśród ziaren pyłku najczęściej występował pyłek sosny (fot. 1A–C, 2D, 3B–D) i lipy (fot. 1A, 2A, B), a sporadycznie ziarna pyłku traw, babki, orzecha włoskiego, astrowatych i komosowatych (fot. 1D, 2, 3A). Zarejestrowaliśmy także licznie występujące zarodniki Cladosporium (fot. 4B, C) i Alternaria (fot. 4A, D). W niektórych preparatach występowały obficie włoski topoli (fot. 1A–C, 2A, B, 4A, 5A). Wśród zanieczyszczeń pyłowych oprócz licznych cząstek o zwartej budowie (fot. 1, 2A–C, 3A, 5A) obserwowaliśmy cząstki o strukturze piankowatej (fot. 5A, B), porowatej (fot. 5C) oraz krystalicznej (fot. 5D). Niektóre ziarna pyłku były zdeformowane (fot. 2B), inne miały na powierzchni cząstki zanieczyszczeń różnej wielkości (fot. 1, 2, 3). Podobne obrazy dotyczyły zarodników grzybów. Spis literatury cerceau­‑Larrival M. T., Nilsson S., Cauneau­‑Pigot A., Berggen B., Derouet L., Verhille A. M., Carbonnier­‑Jarreau M. C., 1991. The influence of the environment (natural and experimental) on the composition of the exine of allergenic pollen with respect to the deposition of pollutant mineral particles. Grana, 30: 532–546. Chehregani A., Majde A., Moin M., Gholami M., Shariatzadeh M. A., Nassiri H., 2004. Increasing allergy Potenzy of Zinnia pollen grains in polluted areas. Ecotoxicology and Environmantal Safety, 58: 267–272. Chehregani A., Kouhkan F., 2008. Diesel Exhaust particles and allergenicity of pollen grains of Lilium martagon. Ecotoxicology and Environmantal Safety, 69: 568–573. Colvile R. N., 2004. Emisje, dyspersje i transformacje atmosferyczne. [W:] J.N.B. Bell i M. Treshow (Red.), Zanieczyszczenia powietrza a życie roślin. Warszawa, Wyd. Nauk.­‑Tech.: 29–50. 256 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko... Despres V. R., Huffman J. A., Burrows S. M., Hoose C., Safatov A. S., Buryak G., Fröhlich­ ‑Nowoisky J., Elbert W., Andreae M. O., Pöschl U., Jaenicke R., 2012. Primary biological aerosol particles in the atmosphere: a review. Tellus B, 64: 1–58. Emberlin J., Smith M., Close R., Adams Groom B., 2007. Changes in the pollen seasons of the early flowering trees Alnus spp. and Corylus spp. in Worcester, United Kingdom, 1996–2005. International Journal of Biometeorology, 51: 181–191. Farmer A. M., 1997. Managing Environmental Pollution. Routledge, London. Farmer A., 2004. Wpływ zanieczyszczeń pyłowych. [W:] J.N.B. Bell i M. Treshow (Red.), Zanieczyszczenia powietrza a życie roślin. Warszawa, Wyd. Nauk.­‑Tech.: 209–222. Fowler D., 2004. Depozycja zanieczyszczeń i przyswajanie ich przez rośliny. [W:] J.N.B. Bell i M. Treshow (Red.), Zanieczyszczenia powietrza a życie roślin. Warszawa, Wyd. Nauk.­‑Tech.: 51–78. Galan C., Emberlin J., Dominguez E., Bryant R. H., Villamandos F., 1995. A comparative analysis of daily variations in the Gramineae pollen counts at Cordoba, Spain and London, UK. Grana, 34: 189–198. Gottardini E., Cristofolini F., Paoletti E., Lazzeri P., Pepponi G., 2004. Pollen viability for air pollution bio­‑monitoring. Journal of Atmospheric Chemistry, 49: 149–159. Grinn­‑Gofroń A., Strzelczak A., Wolski T., 2011. The relationships between air pollutants, meteorological parameters and concentration of air borne fungal spores. Environmental Pollution, 159: 602–608. Haratym W., Weryszko­‑Chmielewska E., Dmitruk M., 2014. An analysis of the content of Pteridophyta spores in aeroplankton of Lublin (2013–2014). Acta Agrobotanica, 67(3): 21–28. Iannotti O., Mincigrucci G., Bricchi E., Frenguelli G., 2000. Pollen viability as a bio­ ‑indicator of air quality. Aerobiologia, 16: 361–365. Jäger S., Nilsson S., Berggen B., Pessi A. M., Helander M., Ramfjord H., 1996. Trends of some airborne tree pollen in the Nordic countries and Austria, 1980–1993. Grana, 35: 171–178. Krajickowa A., Mejstrik V., 1984. The effect of fly­‑ash particles on the plugging of stomata. Environmental Pollution, 36: 83–93. Lebowitz M. D., O’Rurke M. K., 1991. The significance of air pollution in aerobiology. Grana, 30: 31–43. Leonard A., Lanier B., 2008. Urban eye allergy syndrome: a new clinical entity? Current Medical Research and Opinions, 24(8): 2295–2302. Majd A., Chehregani A., Moin M., Gholami M., Kohno S., Nabe T., Shariatzade M. A., 2004. Aerobiologia, 20: 111–118. Myszkowska D., Jenner B., Puc M., Stach A., Nowak M., Malkiewicz M., Chłopek K., Uruska A., Rapiejko P., Majkowska­‑Wojciechowska B., Weryszko­‑Chmielewska E., Piotrowska K. Kasprzyk I., 2010. Spatial variations in dynamics of Alnus and Corylus pollen seasons in Poland. Aerobiologia, 26: 209–221. Biologiczne i chemiczno-fizyczne zanieczyszczenia powietrza... 257 Ninomiya J. S., Bergman W., Simpson B. H., 1971. Automotive particulate emissions. [W:] Proceedings of the Second International Clean Air Congress, H. M. Englund, W. T. Beery (Red.). Academic Press, New York: 663–671. Piotrowska­‑Weryszko K., Weryszko­‑Chmielewska E., 2014. The airborne pollen calendar for Lublin, central­‑eastern Poland. Annals of Agricultural Environmental Medicine, 21(3): 541–545. Puc M., 2011. Threat of allergenic airborne grass pollen in Szczecin, NW Poland: the dynamics of pollen seasons, effect of meteorological variables and air pollution. Aerobiologia, 27: 191–202. Puc M., 2012. Influence of meteorological parameters and air pollution on hourly fluctuation of birch (Betula L.) and ash (Fraxinus L.) airborne pollen. Annals of Agricultural Environmental Medicine, 19(4): 660–665. QUARG 1996. Airborne Particulate Matter in the United Kingdom. Third Report of the Quality. Rao D. N., 1971. A study of the air pollution problem due to coal unloading in Varanasi, India. [W:] Proceedings of the Second International Clean Air Congress, H. M. Englund, W. T. Beery (Red.). Academic Press, New York: 273–276. Ruffin J., Williams D., Banerjee U., Pinnix K., 1983. The effects of some environmental gaseous pollutants on pollen­‑wall proteins of certain airborne pollen grains. Grana, 22: 171–175. Sousa S. I. V., Martins F. G., Pereira M. C., Alvim­‑Ferraz M. C. M., Ribeiro H., Oliveira M., Abreu I., 2008. Influence of atmospheric ozone, PM10 and meteorological factors on the concentration of airborne pollen and fungal spores. Atmospheric Environment, 42: 7452–7464. Szweykowscy A. J., 2003. Słownik botaniczny. Wiedza Powszechna, Warszawa. Thompson J. R., Mueller P. W., Fluckiger W., Rutter A. J., 1984. The effect of dust on photosynthesis and its significance for roadside plants. Environmental Pollution (Series A), 34: 171–190. Zenkteler E., 2012. Morphology and peculiar features of spores of fern species occurring in Poland. Acta Agrobotanica, 65(2): 3–10. Spis fotografii Fot. 1. Opad zanieczyszczeń powietrza zebrany w próbach aerobiologicznych. A. Ziarna pyłku sosny (s), lipy (l), włoski topoli (strzałki) i cząstki pyłowe. B, C. Sporomorfy sosny (s), włoski topoli (strzałki) oraz cząstki pyłowe. D. Ziarno pyłku trawy i skupienia zanieczyszczeń pyłowych. Fot. 2. Biologiczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego w Lublinie. A. Ziarna pyłku lipy (l) i trawy (t). Strzałki wskazują włoski topoli. B. Zdeformowane ziarna pyłku lipy z przyklejonymi cząstkami zanieczyszczeń oraz włoski topoli (strzałki). C. Ziarno pyłku babki. 258 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko... D. Ziarno pyłku komosowatych. E. Ziarna pyłku sosny (s) i orzecha włoskiego (o). Fot. 3. Opad biologicznych i pyłowych zanieczyszczeń powietrza. A. Ziarno pyłku astrowatych, bazydiospory i drobiny zanieczyszczeń pyłowych. B–D. Ziarna pyłku sosny z cząstkami zanieczyszczeń na powierzchni egzyny. Fot. 4. Elementy bioaerozolu. A. Zarodnik Alternaria. Strzałka wskazuje włosek topoli. B. Zarodniki Cladosporium. C. Zarodnik Cladosporium. D. Zarodniki z siatkowatą ornamentacją ściany komórkowej (z) i spora Alternaria (a). Fot. 5. Zanieczyszczenia pyłowe zdeponowane w próbach aerobiologicznych. A. Cząstki o zwartej, krystalicznej budowie. B. Cząstki o strukturze piankowatej. C. Cząstki o strukturze porowatej. D. Cząstki o budowie krystalicznej. Fot. Marek Wróbel Biological and chemico­‑physical pollutants of the atmospheric air Abstract This paper contains a lot of literature information on various air pollutants as well as the results of the authors’ own observations. It presents types of pollutants associated with dust particles, the most important gaseous pollutants, and major aerobiological pollutants, including their concentrations and size ranges. The paper shows images of various pollutants that occurred at the aeroplankton sampling sites in two districts of the city of Lublin. Biological pollutants (pollen grains, fungal spores) and dust pollutants are shown in SEM images. Biologiczne i chemiczno-fizyczne zanieczyszczenia powietrza... 259 Fot. 1. Opad zanieczyszczeń powietrza zebrany w próbach aerobiologicznych. A. Ziarna pyłku sosny (s), lipy (l), włoski topoli (strzałki) i cząstki pyłowe. B, C. Sporomorfy sosny (s), włoski topoli (strzałki) oraz cząstki pyłowe. D. Ziarno pyłku trawy i skupienia zanieczyszczeń pyłowych. 260 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko... Fot. 2. Biologiczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego w Lublinie. A. Ziarna pyłku lipy (l) i trawy (t). Strzałki wskazują włoski topoli. B. Zdeformowane ziarna pyłku lipy z przyklejonymi cząstkami zanieczyszczeń oraz włoski topoli (strzałki). C. Ziarno pyłku babki. D. Ziarno pyłku komosowatych. E. Ziarna pyłku sosny (s) i orzecha włoskiego (o). Biologiczne i chemiczno-fizyczne zanieczyszczenia powietrza... Fot. 3. Opad biologicznych i pyłowych zanieczyszczeń powietrza. A. Ziarno pyłku astrowatych, bazydiospory i drobiny zanieczyszczeń pyłowych. B–D. Ziarna pyłku sosny z cząstkami zanieczyszczeń na powierzchni egzyny. 261 262 Elżbieta Weryszko-Chmielewska, Krystyna Piotrowska-Weryszko... Fot. 4. Elementy bioaerozolu. A. Zarodnik Alternaria. Strzałka wskazuje włosek topoli. B. Zarodniki Cladosporium. C. Zarodnik Cladosporium. D. Zarodniki z siatkowatą ornamentacją ściany komórkowej (z) i spora Alternaria (a). Biologiczne i chemiczno-fizyczne zanieczyszczenia powietrza... Fot. 5. Zanieczyszczenia pyłowe zdeponowane w próbach aerobiologicznych. A. Cząstki o zwartej, krystalicznej budowie. B. Cząstki o strukturze piankowatej. C. Cząstki o strukturze porowatej. D. Cząstki o budowie krystalicznej. 263 V Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne (Kraków, 3–7 września 2012) The 5th European Symposium on Aerobiology (Cracow, 3–7 september 2012) [1] Danuta Stępalska, [2] Dorota Myszkowska [1] Uniwersytet Jagielloński, Instytut Botaniki [2] Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Zakład Klinicznej i Środowiskowej Alergologii V Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne zostało zorganizowane w Krakowie przez Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego, Uniwersytet Rzeszowski, Polską Sieć Aerobiologiczną, Polskie Towarzystwo Botaniczne, Polskie Towarzystwo Alergologiczne, Instytut Botaniki Polskiej Akademii Nauk i Centrum Badań Alergenów. W sympozjum uczestniczyło około 180 osób, głównie z Europy, ale również z Kanady, USA, Izraela i Indii. Wyniki badań prezentowane były w 15 grupach tematycznych: 1. Monitoring ogólny, 2. Monitoring – metodologia, 3. Modele prognostyczne, 4. Rolnictwo, 5. Zarodniki grzybów – patogeny, 6. Monitoring zarodników grzybów, 7. Melisopalinologia, 8. Fenologia, 9. Monitoring w pomieszczeniach zamkniętych, 10. Monitoring alergenów, 11. Ambrosia i Artemisia, 12. Zmiany klimatu, 13. Badania środowiska, 14. Monitoring regionalny, 15. Kopalny i współczesny opad pyłku. Oprócz sesji referatowych i posterowych program obrad sympozjum obejmował również zebranie członków Europejskiego Towarzystwa Aerobiologicznego oraz warsztaty, gdzie omawiano i identyfikowano zarodniki poszczególnych grzybów. Wykłady wygłoszone przez zaproszonych gości dotyczyły między innymi: prognozowania 266 Danuta Stępalska, Dorota Myszkowska występowania pyłku roślin (M. Smith, Austria), systemu prognozowania epidemii chorób roślin (M. Jędryczka, Polska), nowych i tradycyjnych technologii identyfikacji zarodników grzybów (M. Muilenberg, USA), pyłkowego spektrum miodów (A. Wróblewska, Polska), wpływu zmian klimatu na dystrybucję i fenologię roślin na półwyspie Iberyjskim (C. Galan, Hiszpania), molekularnej wizji alergologii (L. Cecchi, Włochy), zintegrowanego prognozowania biologicznej i chemicznej jakości powietrza (M. Sofiev, Finlandia), problemów laryngologicznych w sezonie pyłkowym (K. Buczyłko, Polska), współpracy między palinologami i alergologami (C. Geller­‑Bernstein, Izrael), fragmentów drobnoustrojów jako zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach zamkniętych (R. Górny, Polska) oraz oceny wpływu zanieczyszczeń powietrza, wywołanych ruchem drogowym, na astmę u dzieci (J. Méline, Francja). W pierwszej grupie tematycznej – „Monitoring ogólny” – poruszony został temat krótkoterminowego wpływu ekspozycji na pyłek brzozy, traw i ambrozji na kliniczne objawy polinozy (M. Thibaudon, Francja) oraz wpływu temperatury powietrza na koncentracje pyłku traw; najwyższe stężenia pyłku były związane z sytuacją antycyklonalną (D. Myszkowska, Polska). Również w tej sesji omówiona została czasowa i przestrzenna dystrybucja pyłku traw w Anglii, Hiszpanii i Portugalii, gdzie tygodniowe średnie stężenia były podobne, jednak w Anglii występowały one 4–5 tygodni później (S. Fernandez­‑Rodriguez, Hiszpania). W ramach sesji drugiej – „Monitoring – metodologia” – oceniono skuteczność programu ochrony roślin w Andaluzji, wykorzystując, jako biologiczne wskaźniki, dane pyłku kilku gatunków Artemisia zagrożonych wyginięciem. Dane te wskazują na właściwy rozwój reprodukcyjny, który jest jednym z czynników mogących pomóc w ocenie możliwości przeżycia gatunku (P. Carinanos, Hiszpania). W trakcie sesji trzeciej – „Modele, prognozy” – poruszony został m.in. temat charakterystycznych cech rozprzestrzeniania się pyłku, co pozwala ocenić natężenie emisji pyłku brzozy i jego dystrybucję. Ta wiedza może być wykorzystana do zidentyfikowania pyłku lokalnego i z dalekiego transportu. Ilościowe określenie emisji jako funkcji czynników meteorologicznych polepszy dokładność istniejących modeli prognostycznych (D. Michel, Szwajcaria). W prezentacji na temat prognozowania ruchu i witalności pyłku przy zastosowaniu atmosferycznych modeli stwierdzono, że to nie wiatr tuż przy gruncie i turbulencje wpływają na rozprzestrzenianie pyłku, lecz trójwymiarowa dynamika turbulencyjnej, atmosferycznej warstwy granicznej. Wyniki badań wskazują, że termodynamiczna struktura atmosferycznej warstwy granicznej pozwala zachować witalność pyłku kukurydzy (B. Viner, USA). V Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne... 267 Tematami sesji czwartej – „Rolnictwo” – były choroby pszenicy porażonej mikotoksynami Fusarium. Wyniki badań wskazują producentom pszenicy właściwy czas na zastosowanie odpowiednich fungicydów, co z kolei pozwala na prognozowanie ryzyka choroby (Fusarium head blight) i bardziej rozsądne użycie fungicydów (J. Kaczmarek, Polska). Kolejny temat dotyczył epidemiologii dwóch patogenów jęczmienia. Choroby jęczmienia powodowały duże straty ekonomiczne i celem badań było usprawnienie metody kontroli zachowania patogenów. Wyniki otrzymane w polowych eksperymentach były włączane do modeli prognostycznych dla chorób spowodowanych przez te dwa patogeny (N. Havis, Anglia). W kolejnej, piątej sesji – „Zarodniki grzybów – patogeny” – skoncentrowano się na występowaniu zarodników grzybów w powietrzu jako czynnika ryzyka w alergii układu oddechowego. Skonstruowane kalendarze występowania zarodników i modele prognostyczne są wykorzystywane w diagnostyce i leczeniu alergii wziewnych (H. Chakrabarti, Indie). Wyniki badań koncentracji zarodników Aspergillus, Penicillium i Alternaria, powodujących rozkład odpadów owoców i warzyw na terenach targowych w Delhi, przedstawił M. Vermani (Indie). W ramach sesji szóstej – „Zarodniki grzybów, monitoring” – porównano koncentracje zarodników Alternaria, Cladosporium, Didymella i Ganoderma w Irlandii i Anglii. Badania wykazały wyraźnie wyższe koncentracje zarodników w Anglii, a zarodniki Alternaria, Cladosporium i Ganoderma osiągały maksymalne wartości miesiąc wcześniej w Irlandii niż w Anglii (M. Sadyś, Anglia). Porównanie występowania zarodników Ganoderma w dwóch różnych okresach (1997–1999 i 2008–2010) w Krakowie ujawniło trzykrotnie wyższe koncentracje zarodników w drugim okresie, jak również różnice w liczbie dni, kiedy dobowe koncentracje przekroczyły 300 zarodników i odmienne sytuacje pogodowe w badanych okresach (D. Stępalska, Polska). W temacie sesji siódmej – „Melisopalinologia” – duże zainteresowanie wzbudziła możliwość wykorzystania analizy pyłku dla celów produkcji i kontroli jednokwiatowego miodu lipowego. Wysokie stężenie pyłku lipy w miodach może być czynnikiem identyfikującym źródło pochodzenia miodu (B. Sikoparija, Serbia i Czarnogóra). W kolejnej sesji, ósmej – „Fenologia” – analiza okresu kwitnienia leszczyny w Polsce wykazała, że fazy fenologiczne odpowiadają specyficznej sytuacji pogodowej, a zwłaszcza warunkom termicznym poprzedzającym okres zimowy (K. Jabłońska, Polska). W tej sesji omawiano również kwitnienie traw, który to proces nie zależy bezpośrednio od żadnego czynnika meteorologicznego. Niemniej wydaje się, że temperatura minimalna i prędkość wiatru mają wpływ na kwitnienie (R. Tormo Molina, Hiszpania). 268 Danuta Stępalska, Dorota Myszkowska W dziewiątej sesji – „Powietrze pomieszczeń zamkniętych” – dyskutowano problem redukcji szkodliwych emisji materiałów budowlanych w powietrzu, które mogą zawierać cząstki mikrobiologiczne, w tym endo- i mikotoksyny. Aparat skonstruowany przez autora może skutecznie hamować niepożądane emisje (P. Markowicz, Szwecja). W ramach sesji dziesiątej – „Alergeny – monitoring” – prześledzono obecność alergenów pyłku w powietrzu przy użyciu nowej techniki SPRi (Surface Plas‑ mon Resonance imaging). Autorzy twierdzą, że przy pomocy techniki SPRi można określić liczbę alergenów występujących w poszczególnych środowiskach (M. Thibaudon, Francja). W jedenastej grupie tematycznej – „Ambrosia i Artemisia” – jedna z ciekawszych prezentacji dotyczyła dwudziestoletnich badań klinicznych objawów alergii na Ambrosia w północnych Włoszech i wpływu pyłku Ambrosia na mieszkańców południowej Szwajcarii. Większa część pyłku Ambrosia występująca w Szwajcarii pochodziła z dalekiego transportu i napływała wraz z południowo­‑zachodnim wiatrem z północnych Włoch. Jednak wskaźnik zachorowań w Szwajcarii był znacznie niższy niż we Włoszech (B. Pietragalla­‑Köhler, Szwajcaria). Zmiany klimatu omawiane w sesji dwunastej – „Zmiany klimatu” – wpływają na ekologię, w tym fenologię roślin oraz wytwarzanie pyłku roślin, które są uważanie za bioindykatory zmian. Badania prowadzone przez 23 lata w Grecji wykazały znaczny wzrost koncentracji pyłku wraz ze wzrostem temperatury. Zaobserwowane zmiany w rozprzestrzenianiu pyłku były wynikiem raczej wzrostu wytwarzania pyłku niż zmian w fenologii roślin (A. Damialis, Grecja). Kolejna sesja, trzynasta – „Badania środowiska” – poświęcona była m.in. zagadnieniom wpływu ozonu na żywotność pyłku, jego zdolność do kiełkowania i aktywność alergenną u Acer negundo, Quercus robur i Platanus spp. Badania wykazały, że wrażliwość pyłku na ozon zależy od gatunku rośliny. Wydłużona ekspozycja w ozonie indukuje zmniejszenie żywotności pyłku, zdolności do kiełkowania oraz niewielki spadek zawartości białek (R. Sousa, Portugalia). Bardzo interesujące wystąpienie Larssona (Szwecja) dotyczyło zawartości bakterii i grzybów w tytoniu i dymie papierosowym. Badania ujawniły, że papierosy amerykańskie i europejskie mają podobne zawartości szkodliwych, mikrobiologicznych elementów. Natomiast tytoń w chińskich, koreańskich i wietnamskich papierosach zawiera dużo mniej materiału mikrobiologicznego. W grupie tematycznej czternastej – „Monitoring regionalny” – zaprezentowano wyniki badań koncentracji pyłku w różnych krajach i w różnych stanowiskach w obrębie kraju. Porównanie koncentracji pyłku kilku taksonów w ośmiu stanowiskach w Hiszpanii ujawniło spadek koncentracji w kierunku z zachodu na V Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne... 269 wschód i z południa na północ kraju, co częściowo było spowodowane kierunkiem dominujących wiatrów. Średnie dobowe koncentracje pyłku były podobne w badanych stanowiskach w przeciwieństwie do godzinowych koncentracji, które wydają się być bardziej zależne od lokalnych warunków środowiskowych niż od różnic w lokalizacji stanowisk (J. M. Maya Manzano, Hiszpania). Kolejne prezentacje wpisywały się w tematykę sesji piętnastej – „Kopalny i współczesny opad pyłku”. Epizody wysokich koncentracji pyłku brzozy w Poznaniu przed i po sezonie pyłkowym uznano za wynik dalekiego transportu pyłku zgodnego z kierunkiem wiatru. Informacja o czasie występowania tych epizodów powinna ułatwić leczenie pacjentów uczulonych na pyłek brzozy (Ł. Grewling, Polska). Trzynastoletni monitoring wskaźnika akumulacji pyłku przy zastosowaniu pułapek Taubera w Narodowym Parku Roztocze potwierdził wcześniejsze badania. Wahania wartości wskaźnika akumulacji w badanych latach były wynikiem fizjologicznego rytmu roślin i czynników klimatycznych, takich jak temperatura w lecie roku poprzedzającego emisję pyłku i wilgotność względna powietrza (J. Pidek, Polska). W ramach Sympozjum odbyła się również jednodniowa konferencja medyczno­‑palinologiczna pod hasłem: „Alergia pyłkowa”. Konferencja została objęta patronatem Polskiego Towarzystwa Alergologicznego. W sesji plenarnej zaprezentowano najnowsze doniesienia dotyczące badań alergenów wziewnych, stanowiące o intensywnym rozwoju „aerobiologii molekularnej” (L. Cecchi, Włochy). Badania występowania alergenów pyłkowych w powietrzu (projekty MONALISA, HIALINE) oraz potwierdzenie zależności między stężeniem alergenów a objawami u uczulonych pacjentów w różnych regionach Europy wskazują na konieczność prowadzenia pomiarów molekularnych dla potrzeb alergologii. Przypuszcza się, że wyniki tych obserwacji ułatwią jednoznaczne określenie poziomu wrażliwości pacjentów na konkretne alergeny pyłkowe (K. Ch. Bergman, Niemcy). Jednym z najnowszych osiągnięć zespołu zajmującego się prognozowaniem stężenia pyłku i poziomu zanieczyszczeń chemicznych był prezentowany podczas Sympozjum zintegrowany biologiczny system prognozowania SILAM, który przewiduje stężenie pyłku brzozy i traw oraz stężenie NO2 i pyłu PM2,5 w Europie (M. Sofiev, Finlandia). Podczas sesji „Patomechanizm i kliniczny obraz alergii pyłkowej” przedstawiono najnowsze doniesienia dotyczące patomechanizmu alergii pyłkowej w ujęciu molekularnym (M. Kurowski, Polska). Zaprezentowano również przykłady objawów dermatologicznych towarzyszących alergii pyłkowej (M. Czarnecka­ ‑Operacz, Polska). K. Lishchuk­‑Yakymovych (Ukraina) omówiła problematykę alergii wziewnej i reakcji krzyżowych z alergenami pokarmowymi w populacji 270 Danuta Stępalska, Dorota Myszkowska chorych na Ukrainie. Równolegle prowadzono sesję „Ekspozycja alergenowa i diagnostyka”, w której wskazano na znaczenie testów skórnych i badania poziomu sIgE w diagnostyce alergii pyłkowej i reakcji krzyżowych. Przedstawiono m.in. wstępne wyniki badań nad zoptymalizowanym schematem immunoterapii alergenami pyłku traw w oparciu o stały monitoring pyłkowy. Wskazano też na wpływ cząstek pyłu PM2,5 na nabłonek ludzki, co może prowadzić do większej wrażliwości nabłonka na penetracje antygenów i innych cząstek środowiskowych (A. Włodarczyk, Polska). Jednak największe zainteresowanie towarzyszyło sesji dyskusyjnej dotyczącej praktycznego zastosowania monitoringu pyłkowego w praktyce alergologicznej – „Leczenie alergii pyłkowej z uwzględnieniem monitoringu pyłkowego”. Podczas sesji przedstawiono przykłady systemów informacyjnych dla pacjentów w Polsce (A. Lipiec), Francji (M. Thibaudon), Holandii (L. de Weger) i dyskutowano w gronie ekspertów w zakresie leczenia alergii pyłkowej i monitoringu pyłkowego nad najbardziej skutecznymi sposobami współpracy dla dobra pacjenta. We wprowadzeniu do sesji C. Geller­‑Bernstein (Izrael) zadała prowokujące pytania: Co palinolodzy mogą zaproponować lekarzom? Co lekarze mogą przekazać palinologom? Sesja kończąca obrady w dniu medycznym dotyczyła prowadzenia i monitorowania immunoterapii swoistej alergenami pyłkowymi. W tej sesji wykłady wprowadzające w tematykę, czyli dotyczące patomechanizmu i monitoringu immunoterapii, zostały wygłoszone przez zaproszonych gości (M. Jutel, B. Rogala, Polska). Zaprezentowano również wstępne wyniki badań nad zoptymalizowanym schematem immunoterapii alergenami pyłku traw w oparciu o stały monitoring pyłkowy (M. Stobiecki, Polska). Równolegle do sesji medycznych odbyły się także warsztaty prowadzone przez przedstawicieli firmy A.E.R.O. medi, którzy prezentowali najnowszy sprzęt do wizualnej analizy obrazu mikroskopowego (image analysis), będącej propozycją automatyzacji zliczania ziaren pyłku metodą tradycyjną. W obradach końcowych Sympozjum uzgodniono, że następne Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne będzie zorganizowane we Francji w 2016 roku. V Europejskie Sympozjum Aerobiologiczne zakończyło się atrakcyjną dla gości, zwłaszcza zagranicznych, wizytą w kopalni soli w Wieliczce, połączoną z uroczystą kolacją pożegnalną, która miała miejsce w komnacie „Warszawa” (122,5 m pod powierzchnią). Przyjazna, niepowtarzalna atmosfera wieczoru skłoniła gości do wspomnień o poprzednich sympozjach i do myśli o następnych.
