Zdolność czeremchy amerykańskiej do zmian strategii adaptacyjnych
advertisement
Załącznik 2 AUTOREFERAT Przebieg pracy zawodowej, opis dorobku i osiągnięć naukowo-badawczych 1. Imię i nazwisko: Aleksandra Halarewicz 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe magister inżynier rolnictwa, 1993, Wydział Rolniczy Akademii Rolniczej we Wrocławiu doktor nauk rolniczych, 2000, Wydział Rolniczy Akademii Rolniczej we Wrocławiu Tytuł rozprawy doktorskiej: “Deterentne właściwości wybranych laktonów terpenoidowych oraz pochodnych 2,2-dimetylochromanu dla mszycy brzoskwiniowej Myzus persicae Sulz.”. 3. Przebieg pracy zawodowej w jednostkach naukowych 13.09.2000 – 30.06.200, Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin Akademia Rolnicza we Wrocławiu – adiunkt (umowa o pracę na czas określony) 01.07.2001 – do chwili obecnej, Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin Akademia Rolnicza we Wrocławiu – adiunkt (umowa o pracę na czas nie określony) 4. Osiągnięcie naukowe, o którym mowa w art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) A) Tytuł osiągnięcia naukowego: dzieło opublikowane w całości Aleksandra Halarewicz. 2012. Właściwości ekologiczne i skutki rozprzestrzeniania się czeremchy amerykańskiej Padus serotina (Ehrh.) Borkh. w wybranych fitocenozach leśnych. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Monografie CLII, 143 ss. B) Omówienie celu naukowego ww. pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Wprowadzenie Oddziaływania człowieka przyczyniają się nieustannie do zmian w środowisku przyrodniczym. Wyrazem takich oddziaływań jest wprowadzanie, zarówno celowe jak i nieświadome, roślin obcego pochodzenia, które w różny sposób zachowują się poza naturalnym areałem występowania. Niektóre, określane mianem gatunków inwazyjnych, po zadomowieniu zaczyniają wyróżniać się gwałtownym i masowym wkraczaniem na nowe terytoria. Zmiany spowodowane przez takie gatunki roślin stanowią poważne zagrożenie dla rodzimej przyrody, gospodarki i komfortu życia ludzi. Na obszarze Polski, spośród drzew obcego pochodzenia, najbardziej nieoczekiwane konsekwencje wywołało wprowadzenie czeremchy amerykańskiej Padus serotina (Ehrh.) Borkh. W ubiegłym wieku gatunek ten trwale zadomowił się w lasach, gdzie został celowo nasadzony i szybko rozprzestrzenił w sposób niekontrolowany. Obecnie czeremcha amerykańska występuje na terenie całego kraju, ze szczególnym nasileniem w części południowo-zachodniej. Pomimo stałej obecności P. serotina w drzewostanach wciąż brakuje wieloaspektowych prac badawczych poświęconych problematyce ekspansji terytorialnej tego gatunku. Niewiele wiadomo na temat ewentualnego wpływu samych zbiorowisk leśnych, zasiedlonych przez P. serotina, na potencjał inwazyjny sprowadzonej rośliny. W rozwoju osobniczym czeremchy amerykańskiej obserwuje się wiele cech życiowych ułatwiających opanowanie nowych siedlisk. Prawdopodobnie niektóre z nich występują przemiennie w zależności od rozdziału materii i energii na procesy wzrostu i reprodukcji, niemniej jednak są to przypuszczenia wymagające dalszych badań. Słabo rozpoznane są zależności troficzne pomiędzy czeremchą amerykańską a jej wrogami naturalnymi, którzy to mogą przyczyniać się do ograniczenia rozprzestrzeniania badanego gatunku. Brakuje również prac badawczych, które pozwoliłyby na prześledzenie zmian spowodowanych przez P. serotina w fitocenozach leśnych zdominowanych przez ten gatunek. Hipotezy badawcze i cel badań Mając na uwadze zagadnienia zasygnalizowane powyżej postawiono cztery hipotezy badawcze: Typ siedliskowy lasu ma wpływ na zajmowany areał i odnawianie się populacji Padus serotina. Czeremcha amerykańska została zaakceptowana, jako roślina żywicielska, przez przedstawicieli rodzimej entomofauny i miejscowe gatunki grzybów patogenicznych. Uszkodzenia powodowane przez jej nowych wrogów naturalnych mogą przyczyniać się do znacznego ubytku zielonej masy rośliny. W odpowiedzi na zmieniające się warunki środowiska P. serotina wykazuje zdolność do zmian strategii życiowych w ciągu historii osobniczej, co zwiększa jej możliwości przetrwania i rozprzestrzenienia się. Występowanie czeremchy amerykańskiej w sposób znaczący zmienia warunki środowiska w fitocenozach leśnych, w których utrzymuje się jako gatunek dominujący w podszycie. W drzewostanach z przewagą P. serotina w warstwie krzewów w pierwszej kolejności następuje zubożenie gatunkowe warstwy runa. Szczegółowe cele badawcze niniejszej pracy stanowiły: Ocena wpływu czynników biotycznych (skład florystyczny zbiorowisk leśnych) i abiotycznych (właściwości gleby, zacienienie dna lasu) na rozwój populacji Padus serotina w różnych siedliskach leśnych Rozpoznanie składu gatunkowego wrogów naturalnych czeremchy amerykańskiej i ich wpływu na redukcję zielonej masy rośliny. Określenie struktury wiekowej populacji P. serotina w różnych typach siedliskowych lasu i o różnym udziale badanego gatunku w podszycie. Rozpoznanie czynników wpływających na alokację biomasy osobników P. serotina w oparciu o przeprowadzone badania. Ocena wpływu czeremchy amerykańskiej na czynniki glebowe i warunki świetlne w zbiorowiskach zdominowanych przez omawiany gatunek. Określenie składu florystycznego i stosunków fitosocjologicznych w fitocenozach z największym udziałem P. serotina w podszycie Badania prowadzono w latach 2008-2010 w Parku Krajobrazowym „Dolina Jezierzycy” na terenie Nadleśnictwa Wołów (Dolny Śląsk). Wybór terenu badań był podyktowany dużą zmiennością warunków siedliskowych, która warunkuje bogactwo i zróżnicowanie szaty roślinnej, w tym przypadku, z dużym udziałem roślinności naturalnej. Powierzchnie badawcze wyznaczono pięciu typach siedliskowych lasu: bór sosnowy świeży, bór mieszany świeży, bór mieszany wilgotny, las mieszany świeży, las mieszany wilgotny. Omówienie wyników Wpływ czynników siedliskowych na rozwój populacji czeremchy amerykańskiej Do oceny związku pomiędzy składem gatunkowym roślin ze 195 losowo wybranych powierzchni badawczych a rozpatrywanymi pięcioma typami siedliskowymi lasu użyto metodę nietendencyjnej analizy zgodności DCA. Pozwoliła ona na określenie ogólnych tendencji w zasiedlaniu analizowanych fitocenoz leśnych przez Padus serotina. Na tej podstawie wykazano, że omawiana roślina w pierwszej kolejności zdominowała bór mieszany świeży i las mieszany świeży, a obecnie rozprzestrzenia się w kierunku boru świeżego, i w nieco mniejszym stopniu w kierunku lasu mieszanego wilgotnego, o czym świadczy duży udział stadiów juwenilnych tego gatunku. Pomimo znacznego udziału P. serotina w warstwie krzewów w borze mieszanym wilgotnym, odnawianie się omawianego gatunku w tym typie siedliskowym lasu jest silnie ograniczone. Z kolei analizując liczbę najmłodszych stadiów rozwojowych P. serotina na powierzchniach badawczych w poszczególnych fitocenozach leśnych potwierdzono, że badany gatunek znajduje najlepsze warunki do odnawiania się w borze mieszanym świeżym i lesie mieszanym świeżym. Ponadto stwierdzono, że w borze mieszanym wilgotnym silnie rozwinięta warstwa zielna (pokrywająca powyżej 70% powierzchni) a w borze świeżym warstwa mszysta (powyżej 75%) ograniczają odnawianie się czeremchy amerykańskiej. Świadczą o tym silne ujemne korelacje pomiędzy analizowanymi parametrami. Na podstawie wykonanych analiz prób glebowych wykazano, że wszystkie typy gleb, w obrębie stanowisk objętych badaniami, charakteryzują się dużą kwasowością i niewielką zasobnością w składniki pokarmowe. Pomimo szerokiej amplitudy ekologicznej omawianej rośliny w odniesieniu do żyzności podłoża, występowanie P. serotina w lesie mieszanym wilgotnym może być ograniczone przez silne uwilgotnienie gleby glejo-bielicowo-murszastej, wyróżniające się spośród pozostałych typów gleb. We wszystkich analizowanych fitocenozach leśnych stwierdzono pewne zależności dotyczące wpływu oświetlenia na strukturę populacji P. serotina. Przy najsilniejszym zacienieniu powierzchni badawczych, pod zwartą koroną drzew, udział siewek w populacjach czeremchy amerykańskiej jest największy, natomiast udział młodych i dojrzałych drzew najmniejszy. Z kolei liczebność podrostu w strukturze grup wiekowych nie wykazuje istotnych różnic w zależności od dostępu światła. Pomimo tego, osiągnięcie przez stadia juwenilne kolejnej fazy rozwojowej wymaga dostępu do światła. Stąd najwięcej dorosłych drzew P. serotina obecnych na brzegach lasów i w prześwitach Zasiedlanie Padus serotina przez roślinożerną entomofaunę i patogeny Wśród odłowionej entmofauny w latach 2009-2010 analizowano wyłącznie gatunki fitofagiczne i stwierdzono obecność 13 gatunków należących do 9 rodzin, w tym 10 taksonów polifagicznych - Euproctis similis i Lymantria dispar (Lepidoptera, Lymantriidae), Lycia hirtaria (Lepidoptera, Geometridae), Brachionycha nubeculosa (Lepidoptera, Noctuidae), Phyllobius piri i Phyllobius argentatus (Coleoptera, Curculionidae), Empoasca vitis (Homoptera, Cicadellidae), Eulecanium tiliae (Homoptera, Coccidae), Lygus rugulipennis oraz Lygus pratensis (Heteroptera, Miridae) oraz 3 gatunki wyspecjalizowane pokarmowo Gonioctena quinquepunctata (Coleoptera, Chrysomelidae), Furcipus rectirostris (Coleoptera, Curculionidae), Rhynchites cupreus (Coleoptera, Rhynchitidae). Gatunkiem dominującym w obydwu latach badań była G. quinquepunctata. W okresie dwóch sezonów badawczych 2009-2010, nie stwierdzono obecności rodzimych grzybów patogenicznych na pędach liściowych badanej rośliny. Zidentyfikowano jedynie fitopatogena Monilinia seaveri (Sclerotiniaceae), który jest gatunkiem obcego pochodzenia pasożytującym wyłącznie na Padus serotina. Wykazano, że żerowanie roślinożernych owadów na początku sezonu wegetacyjnego może powodować największe jakościowe oraz ilościowe uszkodzenia blaszek liściowych czeremchy amerykańskiej, które dotyczą nawet 70 % analizowanych liści. Natomiast silne uszkodzenie liści P. serotina w późniejszym okresie jest spowodowane głównie przez objawy chorobowe wywołane występowaniem Monilinia seaveri i dotyczy do 40% wszystkich obserwowanych blaszek liściowych. Zdolność czeremchy amerykańskiej do zmian strategii adaptacyjnych Określenie typów strategii życiowych realizowanych przez Padus serotina zostało omówione w odniesieniu do koncepcji r i K MacArthur’a i Wilson’a 1967 oraz strategii C, S, R Grime’a. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że rozkład wysiłku reprodukcyjnego w przypadku P. serotina nie można przypisać działaniu tylko jednej z selekcji. W fazie młodocianej badana roślina może zachowywać się zarówno jak gatunek Kselekcyjny, ograniczający swoje przyrosty i opóźniając rozpoczęcie reprodukcji generatywnej, jak i gatunek r-selekcyjny, który stosunkowo szybko przystępuje do reprodukcji wegetatywnej. Wytwarzanie odrośli pędowych przez P. serotina dotyczy od 3,2 do 8,9% całkowitej liczby młodych drzewek, jest związane z zagęszczeniem badanego gatunku w warstwie podszytu i niezależne od wpływu oświetlenia. Z analizy reakcji populacji czeremchy amerykańskiej na warunki siedliskowe wynika, że jest to roślina należąca do grupy C-S-R strategów. Kluczowym czynnikiem zapewniającym przewagę w oddziaływaniach konkurencyjnych (strategia C) jest zdolność do szybkiej reakcji w odpowiedzi na zmianę warunków oświetlenia. Świadczy o tym dostosowanie tempa wzrostu osobników P. serotina, znajdujące odbicie w różnej strukturze wiekowej populacji w zależności od zacienienia dna lasu oraz w opóźnieniu reprodukcji generatywnej. Natomiast stwierdzona w przypadku siewek akceptacja silnego zacienienie jest cechą roślin tolerujących stres (strategia S). Podobnie jak tolerancja gleb zakwaszonych i ubogich w składniki pokarmowe. Ponadto, według prac innych autorów, omawiany gatunek zasiedla siedliska silnie zaburzone (poręby leśne, pogorzeliska, tereny rekultywowane) co świadczy o jego odporności na zaburzenia (strategia R) Uzyskane wyniki wskazują, że pod wpływem określonych czynników siedliskowych oraz populacyjnych czeremcha amerykańska realizuje różne strategie życiowe podczas rozwoju osobniczego zapewniając w ten sposób stabilny rozwój istniejących populacji. Skutki inwazji Padus serotina w zaburzonych fitocenozach leśnych W fitocenozach zdominowanych przez Padus serotina równocześnie zachodzące procesy pinetyzacji i cespityzacji wraz z ogólnymi kierunkami rozwoju zbiorowisk utrudniają określenie przemian związanych wyłącznie z wpływem badanego gatunku. Niemniej jednak zarówno w zespole Leucobryo-Pinetum na siedlisku boru mieszanego świeżego jak i w zespole Querco roboris-Pinetum na siedlisku lasu mieszanego świeżego zaobserwowano pewne stałe tendencje wynikające ze wzrostu udziału czeremchy amerykańskiej w podszycie. Wpływ drzew na warunki glebowe w fitocenozach leśnych związany jest z ukierunkowaniem przez nie procesu glebotwórczego, między innymi w wyniku powstawania i rozkładu ściółki pochodzącej z opadłych liści. W przeprowadzonych badaniach, jedynie w przypadku boru mieszanego świeżego, stwierdzono wyższy poziom pH w powierzchniowej warstwie gleby rdzawej właściwej do głębokości 20 cm, w porównaniu do pozostałych analizowanych siedlisk leśnych. Ze względów metodycznych (badania jednoroczne, mało liczne próby glebowe) uzyskane wyniki należy potraktować jako wstępne i stanowiące jedynie przesłankę do podjęcia wieloletnich zaawansowanych doświadczeń glebowych. Analizując wartość natężenia światła w warstwie runa i podszytu oraz powierzchnię pokrycia podszytu przez P. serotina wykazano, że obecność młodych drzew i krzewów czeremchy amerykańskiej, od chwili wykształcenia liści, przyczynia się do zacienienia dna lasu i warstwy krzewów. W konsekwencji w zespołach Leucobryo-Pinetum i Querco roborisPinetum, zdominowanych przez P. serotina, następuje istotne zmniejszenie różnorodności warstwy mszystej i runa. Na podstawie analizy redundancji RDA oraz wnioskowania pośredniego, w oparciu o prace innych autorów, stwierdzono, że badany gatunek rośliny przyczynia się do zaniku Pleurozium schreberi, Dicranum polysetum oraz do ograniczenia występowania Deschampsia flexuosa. Ponadto postępujące zaburzenie stosunków wewnętrznych w zbiorowiskach z przewagą P. serotina ułatwia wkraczanie gatunków obcych, o wyższych wymaganiach troficznych, reprezentowanych m.in. przez Robinia pseudoacacia. Może również sprzyjać próbom zasiedlania przez rodzime gatunki ruderalne. Uzyskane wyniki badań dotyczące wpływu wybranych czynników abiotycznych, biotycznych i wewnątrzpopulacyjnych na populacje P. serotina mają charakter poznawczy i przyczynią się do usystematyzowania i poszerzenie wiedzy o właściwościach ekologicznych badanej rośliny. Charakterystyka tworzącego się zespołu roślinożernej entomofauny czeremchy amerykańskiej może stanowić jedno z opracowań, które umożliwi poznanie interakcji pomiędzy roślinnymi przybyszami, a ich potencjalnymi wrogami naturalnymi. Natomiast dane obejmujące aktualny stan udziału P. serotina w analizowanych drzewostanach leśnych w okolicach Wołowa mogą zostać wykorzystane praktycznie jako element monitoringu roślin obcego pochodzenia. Określenie charakteru zagrożenia, powodowanego przez Padus serotina w zbiorowiskach leśnych, stanowi podstawę do oszacowania ekologicznych, ekonomicznych i społecznych skutków obecności tego gatunku, co może być rozpatrywane jako kolejny element praktyczny przedstawionej pracy. 5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Profil moich zainteresowań badawczych zmieniał się w przebiegu pracy naukowej. W ujęciu całościowym problematyka dotychczasowych badań koncentruje się na następujących uogólnionych tematach: Proekologiczne metody ochrony roślin przed fitofagami: - pożyteczna entomofauna roślin uprawnych i ozdobnych oraz jej wpływ na redukcję populacji szkodliwych gatunków mszyc - syntetyczne związki chemiczne ograniczające żerowanie mszyc Autekologia roślin ekspansywnych: - wpływ siedliska na wzrost i rozwój roślin - zależności troficzne pomiędzy owadami i ich roślinami żywicielskimi - metabolity wtórne jako element biochemicznych podstaw odporności W pierwszych latach działalności naukowej, po podjęciu studiów doktoranckich w Katedrze Entomologii Rolniczej Akademii Rolniczej we Wrocławiu, moje prace badawcze były skupione na ekologii mszyc i zagadnieniach dotyczących proekologicznych metod ochrony upraw rolniczych i ogrodniczych przed szkodliwymi gatunkami owadów. W pierwszej kolejności byłam zaangażowana w rozpoznanie i określenie udziału pasożytniczych błonkówek z rodziny Aphidiidae w redukcji populacji mszyc zasiedlających uprawy rolnicze. Po części było to naturalną konsekwencją zainteresowań, które towarzyszyły mi w trakcie przygotowywania pracy magisterskiej a zostały dodatkowo poszerzone o rolę hiperparazytoidów w ograniczaniu populacji parazytoidów I-go stopnia. Wieloletnie badania polowe i laboratoryjne populacji mszyc zbożowych (Sitobion avenae, Rhopalosiphum padi, Metopolophium dirhodum) oraz mszycy kapuścianej Brevicoryne brassicae wskazują na istnienie stabilnych zależności, w uprawach zbóż ozimych oraz roślin kapustnych, pomiędzy mszycami i ich parazytoidami I oraz II stopnia (D.2., D.3.)*. Ponadto wykazano, że gatunek Brevicoryne brassicae był spasożytowany wyłącznie przez Diaeretiella rapae. Wśród parazytoidów mszyc na zbożach ozimych dominował Aphidius uzbekistanicus, na zbożach jarych najliczniej wystąpiły razem A. uzbekistanicus i A. rhopalosiphi, natomiast na kukurydzy A. rhopalosiphi oraz Praon gallicum. Struktura dominacji w grupie hiperparazytoidów była uzależniona od gatunku parazytoida I stopnia porażającego mszyce. W oparciu o przeprowadzone badania stwierdzono, że gatunkiem odpowiedzialnym za wysoki stopień nadpasożytnictwa mszyc zbożowych był Dendrocerus carpenteri a mszycy kapuścianej Alloxysta victrix. W sezonie produkcyjnym, gdy zagrożenie ze strony mszyc było największe, skuteczność działania parazytoidów zwiększało stosowanie pułapek feromonowych przywabiających wrogów naturalnych (D.1.). Ponadto wykazałam, że w uprawach szklarniowych podlegających ochronie biologicznej, ze stałymi nasadzeniami roślin, pasożytnicze błonkówki nalatujące z zewnątrz stanowią ponad połowę parazytoidów I-stopnia i współuczestniczą w redukcji populacji mszycy brzoskwiniowej Myzus persicae wraz z gatunkami introdukowanymi. Niemniej jednak wraz z ich obecnością wzrastał udział hiperparazytoidów w spektrum gatunkowym pasożytniczych błonkówek (do 67%), co w znacznym stopniu mogło ograniczać działalność parazytoidów I-go stopnia (D.4.). Kolejne zagadnienie związane z ograniczeniem rozwoju populacji owadów szkodliwych stanowiły poszukiwania substancji hamujących ich żerowanie, określanych jako związki antyżywieniowe, deterenty pokarmowe lub antyfidanty. Naturalne oraz syntetyczne * oznaczenia w nawiasach dotyczą pozycji zamieszczonych w Załączniku 3, rozdz. II. deterenty pokarmowe oddziałują na narządy smaku, powodując zaprzestanie żerowania co prowadzi do śmierci głodowej. Efektem działania takich substancji może być również wydłużenie rozwoju larwalnego, obniżenie płodności osobników dorosłych. W przypadku mszyc obecność antyfidantów oprócz zmniejszenia szkodliwości bezpośredniej przyczynia się do ograniczenia przenoszenia wirusów roślinnych przez te owady. Wobec skomplikowanego mechanizmu rozpoznawania pokarmu przez mszyce ocena aktywności biologicznej potencjalnych związków antyżywieniowych wymagała szczegółowego przygotowania metodycznego. Pozwoliło to na wypracowanie własnego warsztatu badawczego opartego na trzech etapach. Pierwszy dotyczył eliminacji związków nieaktywnych biologicznie, na podstawie tzw. testu połowy liścia. Wyselekcjonowane w ten sposób związki o charakterze antyfidantów wykorzystywano do bezpośrednich obserwacji, z zastosowaniem binokularu, pozwalających na rejestrację zachowania się mszyc podczas kontaktu z badaną substancją. Wyniki drugiego etapu badań pozwalały na wstępne ustalenie sposobu działania danego związku (działanie powierzchniowe/wgłębne). Dokładne określenie mechanizmu działania aktywnych związków antyżywieniowych przeprowadzano w oparciu o wykonanie obserwacji pośrednich przy użyciu elektronicznej rejestracji żerowania (EPG). Uzyskane dane umożliwiły wskazanie tkankowej lokalizacji badanego związku (tkanki przewodzące roślin/epiderma lub miękisz) (D.6.). Określenie deterentnych właściwości wybranych związków syntetycznych w stosunku do mszycy brzoskwiniowej M. persicae przyjęłam jako temat mojej pracy doktorskiej (D.7.). Testowane przeze mnie związki chemiczne należały do dwóch odrębnych grup chemicznych: laktonów terpenoidowych i ich analogów oraz prekocenów wraz z ich analogami, pochodnymi i produktami redukcji tych związków. Wszystkie badane związki zostały zsyntezowane w zespole badawczym prof. dr hab. Czesława Wawrzeńczyka w Katedrze Chemii Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Z czasem wciąż wzrastała liczba analizowanych syntetycznych i naturalnych związków chemicznych a współpraca z innymi ośrodkami naukowymi (Katedra Botaniki i Ekologii, Uniwersytet Zielonogórski; Instytut Ochrony Roślin, Poznań; Zakład Zoologii Bezkręgowców, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu) pozwoliła na poszerzenie zakresu prowadzonych badań dodatkowo o stonkę ziemniaczaną Leptinotarsa decemlineata i szkodniki magazynów zbożowych takie jak, wołek zbożowy Sitophilus granarius, trojszyk ulec Tribolium confusum i skórek zbożowy Trogoderma granarium. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że aktywność antyfidantna badanych związków jest selektywna i uzależniona od gatunku owada i jego fazy rozwojowej (A.1., D.5., D.8-D.10.). Istotnym osiągnięciem naukowym przeprowadzonych badań było wykazanie stałych zależności pomiędzy strukturą chemiczną analizowanych związków a ich aktywnością deterentną. W przypadku prekocenów i ich analogów, obecność grup metoksylowych w cząsteczce decydowała o właściwościach antyżywieniowych (D.8.), natomiast dodatkowe wprowadzenie jodu do cząsteczki zwiększało aktywność deterentną badanego związku (A.1.). Chociaż obecnie nie jest to już główny aspekt moich zainteresowań wciąż współpracuję z prof. dr hab. Czesławem Wawrzeńczykiem (Katedra Chemii Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu) i prof. dr hab. Beatą Gabryś (Katedra Botaniki i Ekologii, Uniwersytet Zielonogórski) i uczestniczę w kontynuacji badań związków pod kątem ich właściwości i trwałości efektu antyżywieniowego w stosunku do Myzys persicae. Analizowane substancje zostały zawężone do laktonów terpenoidowych i innych związków z ugrupowaniem laktonowym, z uwagi na najlepsze rokowania pod względem ich wykorzystania w praktyce (duża selektywność działania, łatwa biodegradacja) (D.11-D.13., D.16., D.24.). Moim głównym osiągnięciem w temacie badań poświęconych ich aktywności biologicznej jest stwierdzenie istotnych różnic pomiędzy konfiguracją przestrzenną analizowanych związków a zdolnością do ograniczania żerowania mszycy brzoskwiniowej (m.in. izomery S-limonenu i jego pochodne są bardziej aktywne niż izomery o konfiguracji R) (D.11., D.13.). Od roku 2000, kiedy to zostałam zatrudniona w Katedrze Botaniki i Fizjologii Roślin Akademii Rolniczej we Wrocławiu, poszerzyłam moje zainteresowania badawcze o zagadnienia związane z ekologią gatunków roślin, które w zbiorowiskach leśnych wyróżniają się masowym rozwojem i gwałtownym powiększaniem swojego zasięgu. Analizując piśmiennictwo z tego zakresu zwróciłam uwagę na rozpowszechniony pogląd o nieobecności wrogów naturalnych roślin ekspansywnych, wynikający prawdopodobnie ze słabego rozpoznania tematu. Stąd szczególne miejsce w moim dorobku zajmują badania dotyczące zależności troficznych pomiędzy badanymi gatunkami roślin a zasiedlającymi je owadami. Interesuję się również zagadnieniami z zakresu ekologii biochemicznej roślin i owadów poszukując metabolitów wtórnych stanowiących podstawy odporności konkretnych gatunków roślin na żerowanie owadów. Pierwsze prace badawcze poświęcone nowym projektom były skoncentrowane na rodzimej orlicy pospolitej Pteridium aquilinum. Ekspansja tego gatunku jest obserwowana obecnie zarówno w lasach iglastych jak i mieszanych. Orlica pospolita z łatwością wkracza na zręby i utrzymuje się w młodych nasadzeniach. Zwarta warstwa liści P. aquilinum i właściwości allelopatyczne tej rośliny są przyczyną zubożenia warstwy runa, utrudniają również naturalne odnawianie się drzewostanu. Efektem kilkuletnich obserwacji entomologicznych prowadzonych na orlicy pospolitej, w różnych zbiorowiskach leśnych, było opracowanie składu gatunkowego owadów zasiedlających tę roślinę. Stwierdziłam obecność zarówno gatunków roślinożernych jak i przedstawicieli entomofauny pożytecznej, reprezentowanej głównie przez mrówkowate (Formicidae, Hymenoptera) (D.21.). Wśród owadów żerujących na P. aquilinum największe uszkodzenia powodował gatunek Aneugmenus padi, przedstawiciel mało rozpoznanej rodziny pilarzowatych (Tenthredinidae, Hymenoptera) (D.22.), natomiast owadami występującymi najliczniej były piewiki (Fulguromorpha i Cicadomorpha, Hymenoptera) (D.26.). Analizy entomologiczne zaowocowały również odnalezieniem, pierwszego w południowo-zachodniej części Polski, stanowiska mszycy Macrosiphum ptericolens (Aphididae, Hemiptera). Jest to gatunek jednodomowy związany wyłącznie z orlicą pospolitą, pochodzi z Ameryki Pn. Do tej pory jako nowy gatunek fauny europejskiej został odnotowany na terenie Anglii, Niemiec, Czech i Polski. Dokładny opis cech morfologicznych M. ptericolens zawiera praca D.14. Analizując przebieg żerowania omawianego gatunku przy użyciu metody EPG, uwzględniając takie elementy jak ruchy kłujki, wydzielanie śliny oraz pobieranie płynów z elementów przewodzących, nie stwierdzono dodatkowych adaptacji w porównaniu do zachowania innych gatunków mszyc na roślinach okrytonasiennych. Biorąc pod uwagę rozwój ewolucyjny flory i fauny w dziejach Ziemi, mszyce w pierwszej kolejności były związane z drzewiastymi przedstawicielami roślin nagonasiennych, z których migrowały zasiedlając rośliny okrytonasienne. Paprotniki stały się roślinami żywicielskimi mszyc stosunkowo niedawno. Uzyskane przeze mnie wyniki badań, po raz pierwszy opisujące żerowanie mszyc na paprociach sugerują, że następujące na przestrzeni wielu tysiącleci zmiany żywicieli, pomimo ich różnej budowy anatomicznej, miały niewielki wpływ na zachowania behawioralne mszyc związane z odżywianiem (A.5.). Wysoka odporność orlicy pospolitej w stosunku do wrogów naturalnych, podobnie jak i odporność innych roślin związana jest z obecnością własnych metabolitów wtórnych, które zapewniają specyficzną ochronę biochemiczną. Grupą związków, która w pierwszej kolejności wpływa na roślinożerców podczas wyboru roślin, nie dopuszczając do zasiedlania, żerowania, złożenia jaj lub ukrycia, są olejki eteryczne. Analizując metodą GC/MS zawartość tych związków w ekstrakcie z liści P. aquilinum stwierdzono, że podstawowym związkiem lotnym jest benzaldehyd, pochodzący z rozpadu glikozydów cyjanogennych. Natomiast frakcja terpenowa była reprezentowana przez limonen, linalol, terpineol oraz cytral, występujące w niewielkich ilościach. Stąd przypuszczenie, że w przypadku orlicy pospolitej glikozydy cyjanogenne stanowią podstawową formę ochrony przed roślinożercami (D.23.). Dodatkowo, obserwacje orlicy pospolitej prowadzone w zbiorowiskach leśnych na terenie Masywu Ślęży pozwoliły na określenie wpływu podłoża serpentynitowego na rozwój populacji tego gatunku. Serpentynity są unikalne w skali kraju, występują w zaledwie kilku miejscach na terenie Dolnego Śląska. Na podstawie przeprowadzonych analiz prób glebowych i roślinnych stwierdzono, że wysokie stężenie metali ciężkich (Cr, Pb, Ni) w glebie powstałej ze zwietrzeliny serpentynitu było przyczyną podwyższonej zawartości tych pierwiastków w kłączach badanej rośliny. Można przypuszczać, że ograniczenie wzrostu blaszek liściowych oraz wydłużenie okresu spoczynku zimowego kłączy orlicy pospolitej, rosnącej na podłożu serpentynitowym, nastąpiło w efekcie przystosowania rośliny do niekorzystnych warunków podłoża (D.19., D.20.). Kolejnym składnikiem zbiorowisk leśnych, który zwrócił moją uwagę był gatunek obcego pochodzenia, czeremcha amerykańska Prunus serotina (syn. Padus serotina), omówiony w pracach przeglądowych (D.15., D.25.). Wstępne badania wrogów naturalnych P. serotina wykonane na pojedynczych drzewach w okolicach Lubina wykazały obecność roślinożernych owadów z rzędu chrząszczy (Coleoptera) (D.17.) i motyli (Lepidoptera) (D.18.), co stanowiło przesłankę do podjęcia dalszych szczegółowych analiz. Całościowe potraktowanie zespołu roślinożernych owadów zasiedlających P. serotina zostało omówione w ramach monografii wskazanej jako najważniejsze osiągnięcie naukowe. Jedynie szczegółowy opis dynamiki populacji jednego gatunku chrząszcza Goniomena quinquepunctata i uszkodzeń spowodowanych przez niego zawiera oddzielna praca (A.4.), cytowana w w/w monografii. Czeremcha amerykańska obecna na granicy lasów i pól uprawnych oraz w zadrzewieniach śródpolnych może stanowić potencjalną roślinę żywicielską dla owadów, w szczególności mszyc, o istotnym znaczeniu gospodarczym. Znanym z literatury faktem jest składanie zimujących jaj przez mszycę czeremchowo zbożową Rhopalosiphum padi na pędach P. serotina. Pomimo tego do tej pory nie stwierdzono wiosną obecności tej mszycy na omawianej roślinie. W celu wyjaśnienia takiego zachowania R. padi w pierwszej kolejności przeprowadzono prace badawcze porównujące żerowanie wiosennych morf na liściach P. serotina i P. padus. Pozwoliły one na stwierdzenie obecności w roślinie czynników ograniczających żerowanie badanej mszycy na czeremsze amerykańskiej. Dalsze doświadczenia, z wykorzystaniem sztucznych pożywek, wykazały istotna rolę dwóch glikozydów cyjanogennych, amigdaliny i prunazyny, obecnych w różnych stężeniach w liściach Prunus, na wybór rośliny żywicielskiej przez R. padi (A.6.). Pierwsze prace badawcze przeprowadzone pod kątem porażenia czeremchy amerykańskiej występującej na terenach miejskich wykazały zmiany chorobowe liści spowodowane jedynie przez patogenicznego grzyba Monilinia seaveri (D.27.). Wysoka odporność na rodzime grzyby chorobotwórcze skłoniła mnie do poszukiwania mechanizmów odpornościowych P. serotina warunkujących tak skuteczną ochronę. Szczególną uwagę zwróciłam na podwyższoną zawartość związków taninowych w liściach czeremchy amerykańskiej w porównaniu do ich zawartości w liściach rodzimej czeremchy zwyczajnej Prunus padus. Określona, na podstawie metody wanilinowej, zawartość tanin skondensowanych P. serotina zmieniała się podczas sezonu wegetacyjnego, osiągając najwyższą wartość w lipcu (D.28.). Poszukując modelowego terenu do rozwiązania problemów badawczych przewidzianych jako temat monografii zrobiłam rozeznanie w zbiorowiskach leśnych Dolnego Śląska. Spostrzeżenia dotyczące obecności czeremchy amerykańskiej w różnych fitocenozach leśnych okolic Wołowa, w tym stwierdzone niejednokrotnie duże natężenie omawianego gatunku w drzewostanach (A.2.), stały się podstawą do wytypowania właśnie tego obszaru do dalszych kompleksowych badań. Natomiast wstępne badania dotyczące reprodukcji samotnie stojących drzew czeremchy amerykańskiej wskazują na istnienie czynników ograniczających odnawianie się badanego gatunku w zależności od rodzaju siedliska borowego (A.3.). Wyniki tych badań stanowiły przesłankę do podjęcia dalszych szczegółowych prac badawczych, poszerzonych dodatkowo o siedliska nie borowe i z zastosowaniem innych metod zbioru danych, co potraktowałam jako jeden z problemów badawczych przedstawionych w monografii. Zestawienie dotyczące dorobku habilitacyjnego zawiera Załącznik 3. Przedstawiony w nim dorobek publikacyjny obejmuje 28 oryginalnych prac twórczych (w tym 6 z IF), 3 prace przeglądowe oraz współautorstwo w 3 rozdziałach w wydawnictwach zwartych. Łącznie jestem pierwszym lub jedynym autorem 20 publikacji. W trakcie swojej pracy naukowej reprezentowałam wyniki badań w formie 5 referatów i 10 posterów na konferencjach lub seminariach naukowych, z czego 6 miało charakter międzynarodowy.
