Nagrody naukowe Wydziału w 2007 roku
Wydział Nauk Rolniczych, Leśnych i Weterynaryjnych PAN w dniu 20 listopada 2007 r. przyznał nagrody naukowe i dyplomy za książki i wyróżniające się prace badawcze.
Nagroda naukowa im. Michała Oczapowskiego
za książkę „Zooindication-based monitoring of anthropogenic transformations in Białowieża Primeval Forest” dla zespołu pod kierunkiem prof. dr hab. Andrzej Szujecki, prof. dr hab. Sławomir Mazur, prof. dr hab. Henryk Tracz, dr hab. Jarosław Skłodowski prof. SGGW, dr hab. Małgorzata Sławska, dr hab. Marcin Smoleński (Politechnika Białostocka), dr Marek Sławski, dr Tomasz Mokrzycki, dr Adam Byk, dr Dariusz Łęgowski, dr Artur Rutkiewicz, mgr inż. Stanisław Perliński z Katedry Ochrony Lasu i Ekologii Wydziału Leśnego SGGW w Warszawie z rekomendacji Komitetu Nauk Leśnych PAN
Katedra od prawie półwiecza zajmuje się badaniami antropogenicznych przekształceń środowisk leśnych metodą zooindykacyjną. (przy użyciu stawonogów) Wypracowano oryginalna metodę waloryzacji i model umożliwiający waloryzowanie zespołów leśnych, jak też ocenę ich odkształceń wywołanych przez czynniki antropogeniczne.
W książce przedstawiono znaczenie 26 stresorów należących do grup: leśna gospodarka zrębowa, uproszczenie składu gatunkowego drzewostanów, wielkopowierzchniowa eksploatacja drewna, pożary leśne, przejściowe rolnicze użytkowanie gleb leśnych, różne formy gospodarczego użytkowania gleb leśnych i zmiana leśnego użytkowania gruntów na inny. Usunięcie stresora, jakim są zręby zupełne, najskuteczniej wyeliminowałoby zagrożenia na prawie 40% powierzchni Puszczy, jakie tworzą się w kryzysowym stadium drągowin na różnych siedliskach. Drugą grupą ważnych stresorów są wielkoobszarowe wyręby i wprowadzanie gatunków iglastych na siedliska lasowe. Niewielką powierzchniowo grupę stresorów ale o głębokim wpływie na biocenozy tworzą stresory grupy III – obejmujące grunty rolne, wysypiska śmieci, paśniki, składnice drewna, łąki, szlaki transportowe, szkółki, osady i parki. O ile rehabilitacja zagrożeń Puszczy spowodowana przez stresory grupy I i II następować będzie w trybie sukcesji, a radykalnym posunięciem będzie usunięcie stresora, to rehabilitacja terenów objętych działaniem stresorów grupy III wymagać będzie kosztownych i trudnych działań: usunięcia stresora i rekultywacji techniczno-biologicznej.
Przedstawione wyniki mają znaczenie praktyczne i teoretyczne:
- praktyczne, gdyż pozwolą na określenie metodą zooindykacyjną przyczyn i stopnia synantropizacji Puszczy wyznaczając dystans rehabilitacyjny zdegradowanych jej fragmentów lub części, co umożliwi prawidłowe planowanie procesów naturalizacji;
- teoretyczne, gdyż rozszerzą wiedzę o metodach zooindykacyjnych w monitoringu i waloryzacji ekosystemów i krajobrazów, mechanizmów synantropizacji i degradacji naturalnych zespołów fauny a także odniesienie tych wyników do zespołów leśnych „wzorcowych” jakimi są lasy Puszczy Białowieskiej, przyczynią się do poznania ekologii stresu, sukcesji, modelowania procesów degradacyjnych, ich monitoringu i waloryzacji.
Zooindication-based monitoring of anthropogenic transformations in Białowieża Primeval Forest , Wyd. Warsaw Agricultural University Press, 2006: 443 ss , 14 map.
ZA PRACE BADAWCZE
1. „Wyizolowanie i zidentyfikowanie genów, których ekspresja jest związana z tolerancją odmian uprawnych ziemniaka oraz dzikiego gatunku Solanum sogarandinum na stresy wywołane chłodem, suszą i zasoleniem” dla zespołu: doc. dr hab. Tadeusz Rorat, dr Agnieszka Kiełbowicz-Matuk, dr Zhimin Yin, mgr Bartosz Szabała z Instytutu Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, z rekomendacji Komitetu Fizjologii, Genetyki i Hodowli Roślin PAN
W badaniach nad molekularnymi mechanizmami adaptacji roślin do stresowych warunków środowiska występujących w okresie wegetacji, z odpornej na mróz psianki Solanum sogarandinum wyizolowaliśmy kilkadziesiąt klonów cDNA reprezentujących geny, których poziom ekspresji (mierzony poziomem transkryptu) ulegał zwiększeniu w odpowiedzi na stres chłodu. Wyizolowane geny kodowały białka pełniące w komórce różne funkcje. Analiza ich ekspresji na poziomie kodowanych białek wykazała, że tylko w przypadku niektórych genów obserwowano wyższy poziom białkowych produktów ich ekspresji u roślin poddanych działaniu chłodu. Kilka z wyizolowanych genów, jak Dhn24, kodujący białko dehydrynowe, gen SsLTP1, kodujący białko transportujące tłuszcze oraz gen SsCyP kodujący cytoplazmatyczną cyklofilinę poddano bliższej analizie w celu wykazania czy wyższy poziom ich ekspresji pod wpływem chłodu jest związany z aklimatyzacją gatunków z rodzaju Solanum do stresu niskiej temperatury.
Przeprowadzone badania wykazały, że w warunkach niestresowych białko dehydrynowe DHN24 będące produktem gen Dhn24 występuje głównie w organach transportujących oraz części szczytowej pędu. Pod wpływem chłodu następuje wzrost poziomu białka DHN24 we wszystkich organach u gatunków Solanum, przy czym najwyższą akumulację białka obserwuje się w łodygach, korzeniach oraz części szczytowej pędu. Co istotne, wzrost poziomu DHN24 obserwowano tylko u tych gatunków rodzaju Solanum, które były zdolne do hartowania się w chłodzie (S. sogarandinum i S. tuberosum, odm. Aster). Nie obserwowano zmian w poziomie DHN24 u odmiany uprawnej Irga, która nie hartuje się do chłodu. Ponieważ wzrost poziomu DHN24 u S. sogarandinum pod wpływem stresu zachodził równolegle do wzrostu odporności roślin na zamarzanie, uzyskane dane dowodzą, że zwiększony pod wpływem chłodu poziom ekspresji genu Dhn24 jest sprzężony z hartowaniem się gatunków z rodzaju Solanum do stresu niskiej temperatury. Bezpośrednich danych na udział białka DHN24 w tolerancji roślin na stres niskiej temperatury dostarczyły wyniki analizy odporności roślin transgenicznych ogórka na chłód i mróz, które posiadały transgen zawierający gen Dhn24 z S. sogarandinum. Obecność białka DHN24 w roślinach transgenicznych ogórka wpłynęła na zwiększenie u jednych roślin tolerancji na chłód, a u innych na zamarzanie. Należy podkreślić, że ekspresja genu Dhn24 nie ulega zwiększeniu u S. sogarandinum pod wpływem suszy i zasolenia.
Gen SsLTP1 koduje białko transportujące tłuszcze LTP1, o masie 11.6 kDa. W warunkach niestresowych, białko LTP1 jest obecne w niewielkiej ilości we wszystkich organach nadziemnych. Pod wpływem chłodu, jego poziom wzrasta we wszystkich organach, przy czym najwyższy wzrost LTP1 obserwuje się w łodygach oraz liściach. Podobnie jak w przypadku DHN24, wzrost poziomu białka LTP1 pod wpływem stresu jest sprzężony z hartowaniem się gatunków Solanum do niskiej temperatury. W przeciwieństwie do genu Dhn24, wyższy poziom ekspresji genu SsLTP1 następował także w warunkach deficytu wodnego oraz zasolenia.
Gen SsCyP, kodujący cyklofilinę cytoplazmatyczną ulega zwiększonej ekspresji pod wpływem stresów (chłód i susza) tylko na poziomie transkrypcyjnym, Nie obserwuje się zmian w poziomie cyklofiliny pod wpływem chłodu, suszy i zasolenia.
Publikacje:
[1] Plant Science 168 (2005): 339-348
[2] Plant Science 170 (2006): 1164-1172
[3] Planta 224 (2006): 205-221
[4] Cellular&Molecular Biology Letters 11(2006): 536-556
[5] Postępy Biologii Komórki 2 (2006):349-363
[6] Postepy Biologii Komórki 3 (2006): 437-452)
2. „Indeksy selekcyjne uwzględniające cechy mleczności kóz mlecznego typu użytkowego oraz propozycja indeksu selekcyjnego dla cech funkcjonalnych” dla doc. dr hab. Emilii Banickiej z Instytutu Genetyki i Hodowli Zwierząt PAN w Jastrzębcu, z rekomendacji Komitetu Nauk Zootechnicznych PAN
Analiza cech produkcyjnych obejmowała dane o 18563 laktacjach od 8938 kóz. Ustalono, że aktualny cel hodowlany populacji kóz mlecznych w Polsce powinien uwzględniać wzrost wydajności mleka przy nie obniżeniu, a najlepiej równoczesnym zwiększeniu zawartości składników. Analiza cech reprodukcyjnych dotyczyła wielkości miotu (WM1 i 2), liczby koźląt żywo urodzonych (ŻYWUR1 i 2) i strat ogółem (STROG1 i 2) w pierwszym i drugim wykocie, wieku pierwszego i drugiego wykotu (WW1 i 2) oraz odstępu między pierwszym a drugim wykotem (OMW). Dane o ogólnej budowie dotyczyły 2162 zwierząt. Materiał do analizy cech zdrowia wymienia stanowiły dane o 4417 udojach dziennych.
Współczynnik odziedziczalności wydajności mleka wahał się od 0,13 do 0,21, a r2 - 0,22 i 0,23. Współczynnik odziedziczalności wydajności tłuszczu wyniósł od 0,01 do 0,18, natomiast r2 - 0,19 i 0,20, a dla wydajności białka od 0,01 do 0,18 dla h2 oraz 0,17 i 0,22 dla r2. Współczynnik odziedziczalności procentu tłuszczu wahał się od 0,18 do 0,24, a białka od 0,24 do 0,27. Współczynnik powtarzalności tych cech wyniósł od 0,23 do 0,27 i od 0,30 do 0,33. Korelacje genetyczne między wydajnością mleka a procentem tłuszczu i białka były ujemne, natomiast między wydajnością i procentem tłuszczu i między wydajnością a procentem białka były dodatnie. Korelacje między procentem tłuszczu i białka oraz między cechami wydajnościowymi były dodatnie. Dodatnie korelacje genetyczne oszacowano pomiędzy wydajnością tłuszczu i procentem białka. Wykazano brak korelacji genetycznych między wydajnością białka i procentem tłuszczu.
3. Aktywność biologiczna oraz procesy jej
towarzyszące w glebach organicznych nawadnianych oczyszczonymi ściekami
miejskimi (Badania polowe i modelowe) dla doc. dr hab. Małgorzaty Brzezińskiej
z Instytutu Agrofizyki im. B. Dobrzańskiego PAN w Lublinie z rekomendacji
Komitetu Gleboznawstwa i Chemii Rolnej PAN
Praca przedstawia wyniki badań dotyczących wpływu nawadniania gleb organicznych oczyszczonymi ściekami miejskimi (wodami pościekowymi) na ich aktywność biologiczną na tle wybranych właściwości i procesów fizyko-chemicznych istotnych z punktu widzenia nadmiernego uwilgotnienia gleby. Zastosowano kompleksowe podejście metodyczne. Dla wyjaśnienia mechanizmu zmian obserwowanych na etapie badań polowych, które trudne były do interpretacji, przeprowadzono doświadczenia modelowe w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych bez udziału roślin, na materiale glebowym w monolitach i próbkach z wierzchnich warstw. Oznaczane w pracy wielkości charakteryzują procesy oddechowe, będące podstawą utrzymania prawidłowych funkcji życiowych mikroorganizmów glebowych.
Systematyczne, czteroletnie nawadnianie gleb oczyszczonymi ściekami miejskimi (60 i 120 cm rocznie; gleba torfowo-murszowa w uprawie topoli Populus spp. i wierzby Salix spp. oraz gleba mineralno-murszowa porośnięta mieszanką traw) istotnie wpływało na status biologiczny gleb, a intensywność i kierunek zmian znacząco zależały od typu gleby, warstwy w profilu, uprawianej rośliny i zastosowanej dawki ścieków. Właściwości gleby były modyfikowane przez długotrwałe działanie ścieków, zaś wpływ bezpośredni (krótkotrwały) niewiele różnił się od oddziaływania czystej wody, w warunkach laboratoryjnych dotyczył głównie stymulacji procesu denitryfikacji. Badania laboratoryjne ujawniły silne przekształcenia materiału glebowego z wierzchnich warstw (0-10 cm), prowadzące do zmian dostępności Corg oraz modyfikacji zawartości biomasy drobnoustrojów (Cmic) i ich aktywności biochemicznej (m.in. dehydrogenaz, katalazy, wydzielania N2O, respiracji, wykorzystanie glukozy). Zmiany determinowane były warunkami wodno-powietrznymi gleby w trakcie nawodnień oraz były trwałe w glebie torfowo-murszowej (korzystne w uprawie wierzby, niekorzystne w obecności topoli) i nietrwałe w glebie mineralno-murszowej porośniętej trawami (poprawa warunków ekosystemu następująca po trzyletniej przerwie w zalewach). Intensywna mineralizacja glukozy oraz wysoka aktywność potencjalna (indukowane glukozą dehydrogenazy, wydzielanie metanu) wskazują, że obniżenie biomasy i aktywności drobnoustrojów w glebie porośniętej topolą nie wynikało z uszkodzenia populacji, lecz zmniejszenia dostępności substratu organicznego. Wszystkie gleby zachowały cechy istotne przy systematycznym stosowaniu nawodnień: zdolność pełnej denitryfikacji do N2, aktywność metanotroficzną, oraz wysoką odporność na redukcję (przy wykorzystaniu natywnych substratów organicznych). Cechy te wskazują na przydatność gleb pobagiennych do nawodnień ściekami, pod warunkiem utrzymania odpowiednich stosunków wodno-powietrznych gleby i niskiej zawartości substancji organicznej w ściekach. Zastrzeżenia budzi podwyższenie emisji CO2 (aktywności oddechowej drobnoustrojów) utrzymujące się po zaprzestaniu nawodnień.
Ocena szerokiego zakresu wskaźników aktywności biologicznej gleby wykazała, że informacje dostarczane przez badane wielkości są spójne, uzupełniają się i dobrze opisują zmiany w ekosystemie gleby. Stwierdzono przydatność tzw. wskaźników eko-fizjologicznych (wskaźnika dostępności węgla Cmic/Corg i współczynnika metabolicznego qCO2) dla określenia statusu biologicznego gleb organicznych. Otrzymane wyniki mogą być pomocne przy ustalaniu korzystnych, z punktu widzenia jakości gleby, warunków wykorzystania gleb organicznych do utylizacji wód pościekowych (tzw. III stopień oczyszczania ścieków) oraz upraw roślin energetycznych z zastosowaniem nawodnień/nawożenia wodami pościekowymi.
[1] Acta Agrophysica 131, Rozprawy i Monografie 2006(2): 164 ss.
4. „Postęp techniczny a efektywność substytucji pracy żywej pracą uprzedmiotowioną w rolnictwie” dla doc. dr hab. Sylwestra Tabora z Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie z rekomendacji Komitetu techniki Rolniczej PAN
W pracy przyjęto założenie, że na obecnym etapie rozwoju technologicznego postęp techniczny w rolnictwie prowadzi do wzrostu nakładów pracy uprzedmiotowionej i ograniczenia pracochłonności produkcji, które stanowiło treść przyjętej hipotezy roboczej.
Z uwagi na złożoność i różnorodność procesów produkcyjnych w rolnictwie, ocenie poddano 7 wyodrębnionych procesów technologicznych w produkcji roślinnej (uprawa roli, nawożenie organiczne i mineralne, siew i sadzenie, pielęgnacja i ochrona, a także procesy zbioru roślin pastewnych, zbóż i okopowych) oraz oba działy produkcyjne, tj. produkcję roślinną i zwierzęcą. Badaniami objęto zaszłości produkcyjne z lat 1994 i 2004, w 100 gospodarstwach rolniczych.
Założona hipoteza została pozytywnie zweryfikowana tylko w zakresie procesów technologicznych zbioru zbóż i roślin okopowych. Substytucji czynników produkcji nie stwierdzono w procesie siewu i sadzenia, a w pozostałych procesach technologicznych produkcji roślinnej wzrostowi nakładów pracy uprzedmiotowionej towarzyszył wzrost nakładów robocizny. Analiza statystyczna wykazała także istnienie związku pomiędzy krańcową kosztową stopą substytucji i efektywnością postępu naukowo-technicznego.
Przyczyn braku substytucji należy upatrywać w nieracjonalnej organizacji pracy, która na małych polach obarczona jest wysokimi stratami czasu. Zatem z uwalnianiem nadwyżek siły roboczej będziemy mieć do czynienia wówczas, gdy procesowi wprowadzania nośników postępu technicznego towarzyszyć będzie wzrost powierzchni gospodarstw i związany z tym wzrost wydajności pracy.
[1] Inżynieria Rolnicza 10(85), 2006: 151 ss.