DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 3-4/1970 str. 40 <-- 40 --> PDF |
PRIMJENA RADIOAKTIVNIH IZOTOPA U UZGAJANJU ŠUMA Dr BRANIMIR PRPIC (Iz Katedre za uzgajanje šuma Šumarskog fakulteta Zagreb) 1. UVOD Usprkos tehničkom napretku ostao je biljni svijet i dalje temelj ishrane čovječanstva, a istovremeno i podloga mnogih industrijskih grana. Unatoč tome naša su znanja o biljnom svijetu i to posebno o njegovu prinosu i ekologiji veoma skučena Kako bi se umanjio nesrazmjer između tehničkog napretka i napretka biologije postavljen je tzv. INTERNACIONALNI BIOLOŠKI PROGRAM (IBP) koji je objavljen 1967. godine u okviru teme — »Biološki temelji produkcije i ljudskog blagostanja« (4). U okviru spomenutog programa postavljeni su u različitim dijelovima svijeta pokusi u šumama i šumskim kulturama. Pokusi su planirani za pet godina, tj. za razdoblje od 1967—1971. godine što predstavlja prvu etapu istraživanja. Vrijednost tih pokusa je u tome što su slično postavljeni i što se opažanja obavljaju u različitim dijelovima svijeta, odnosno u različitim šumskim ekosistemima. Težište istraživanja IBP postavljeno je na eksperimen talnu ekologiju. Šuma kao najzanimljiviji i najsloženiji oblik vegetacije zauzima u IBP vidno mjesto. U Zapadnoj Njemačkoj istražuju se bukove šume i smrekove kulture, a slična istraživanja započeta su u Istočnoj Njemačkoj, Poljskoj, Cehoslovačkoj, Mađarskoj, SSSR-u, Japanu, Kanadi i drugdje. Pokusi u šumi postavljeni su tako da obuhvate ekosistem, tj. životnu zajednicu i stanište. Zadatak pokusa je da se utvrdi izmjena energije i tvari kod najvažnijih članova životnih zajednica. Kod mjerenja koriste se suvremena tehnička dostignuća kako bi rezultati bili što egzaktniji. U takva dostignuća ubraja se primjena radioaktivnih izotopa bez kojih se eksperimentalna ekologija ne može danas niti zamisliti. 2. POTREBA PRIMJENE RADIOAKTIVNIH IZOTOPA U UZGAJANJU ŠUMA Zadaci koji se u zadnje vrijeme postavljaju pred istraživače koji se bave disciplinama unutar kompleksa uzgajanja šuma (eksperimentalna ekologija šumskog drveća i šuma, ekologija krajolika, tehnika uzgajanja šuma) veoma su složeni. Postvljaju se, naime, dijametralno suprotni zahtjevi koji proizlaze iz različitih, ali logičnih potreba društva. Drvo je još uvijek veoma tražena sirovina, a posljedica toga je zahtjev za povećanjem prinosa šuma. Povoljnim izborom vrsta drveća, smišljenim zahvatima u sastojinu i dodavanjem biogenih elemenata tlu, povećavaju se prinosi šuma u kvantitativnom i kvalitativnom smislu. S druge strane urbanizirani čovjek prignječen nabujalom industrijalizacijom, koja zagađuje zrak i rijeke, troši enormne količine pitke vode i uvjetuje gotovo nepodnošljive prilike za život, traži sve više prirodnih šumskih površina u kojima nalazi prostor za rekreaciju i u kojima crpi fizičku i psihičku snagu. |
ŠUMARSKI LIST 3-4/1970 str. 41 <-- 41 --> PDF |
Imajući u vidu ta dva društvena zahtjeva prisiljen je uzgajivač šuma, da s jedne strane povećava prinose, a s druge strane da, zbog indirektnih koristi od šuma, konzervira prirodne i podiže nove šume. Kako bi se tim složenim zadacima udovoljilo, potreban je solidan znanstveni temelj o odnosima unutar šumskog ekosistema, o zahtjevima pojedinih vrsta drveća prema staništu kao i o njihovu reagiranju u slučajevima kad se nađu s drugim vrstama drveća koje se ne pojavljuju u šumskom ekosistemu gdje su one autohtone. U kompleksu tih problema, primjena radioaktivnih izotopa našla je veoma plodno tlo. Ta vrsta istraživanja odlikuje se kratkoćom trajnja pokusa od trenutka njegova postavljanja do gotovih rezultata, kao i egzaktnošću. Negativna strana izvođenja pokusa sa radioaktivnim izotopima je njihova relativno visoka cijena. Imajući u vidu naprijed navedene probleme i zadatke držimo da bi se pokusi sa rad:oaktivnim izotopima koje ćemo u nas sprovoditi u okviru eksperimentalne ekologije, trebali usmjeriti na: 1. Ispitivanje reagiranja pojedinih svojti šumskog drveća nu dodavanje radioaktivnih biogenih elemenata u tlo, na asimilacijsku površinu i direktno u sprovodne elemente debla. Za takva istraživanja zainteresirana je tehnika uzgajanja šuma koja u svrhu povećanja prinosa koristi mineralna gnojiva. Kako su naša šumska i druga tla siromašna, uglavnom, na fosforu, tu bi prvenstveno došla u obzir primjena radioaktivnog izotopa fosfora (P:)2) koji se dodaje u obliku superfosfata ili nekog drugog fosfornog gnojiva. 2. Istraživanja biokemijskog utjecaja između pojedinih svojti šumskog drveća imajući prvenstveno u vidu inhibitore fizioloških procesa koji u strukturi sadrže kemijske elemente čiji radioaktivni izotopi postoje i pogodni su za biološke pokuse. 3. Ispitivanje srašćivanja korijenja susjednih stabala šumskog drveća primjenom pogodnog radioaktivnog izotopa u sprovodne elemente drveta. 4. Utvrđivanje vezanosti pojedinih članova životne zajednice uz glavne svojte šumskog drveća primjenom parova radioaktivnih izotopa. 5. Ustanovljivanje kretanja ugljičnog dioksida u relaciji atmosfera — šumsko drvo kao i tlo — atmosfera — šumsko drvo, primjenom radioaktivnog ugljika (C14J. Pokusi navedeni od 2—5. od posebnog su značenja za shvaćanje šumskog ekosistema i konkurencije između šumskog drveća kao i odnosa između pojedinih članova životne zajednice. Poznato je iz literature (2., 3. i 4.) da neke vrste drveća, kao i ostale biljne vrste, reagiraju drukčije na pojedine faktore okoline u čistim kulturama, a drukčije u konkurentnim prilikama u prirodi. Jedan od najočitijih primjera za takvo dvojako reagiranje je obični bor (Pinus sylvestris L.). Zbog slabe konkurentne sposobnosti, koja se uglavnom odnosi na svjetlo, obični bor povlači se u prirodi u granice svoje fiziološke amplitude i tu tvori čiste sastojine. Ciste sastojine običnog bora nalazimo u prirodi u suhim kiselim tlima, suhim bazičnim tlima kao i u mokrim kiselim tlima. U čistim kulturama uspjeva obični bor najbolje u vlažnim i umjereno kiselim podlogama (slika 1.). Ima, međutim, vrsta koje podjednako reagiraju kako u čistim kulturama tako i u prirodi u uvjetima konkurencije. Predstavnik tih vrsta je obična bukva (Fagus sylvatica L.) kod koje se fiziološka i ekološka amplituda, uključujući tu i optimum, skoro poklapaju (slika 2.). 107 |
ŠUMARSKI LIST 3-4/1970 str. 42 <-- 42 --> PDF |
108 |
ŠUMARSKI LIST 3-4/1970 str. 43 <-- 43 --> PDF |
Navedeni primjeri odnose se na reagiranje tih vrsta prema vlazi i aciditetu. Kod toga je apstrahirano djelovanje velikog broja ostalih faktora okoline unutar kojih biogeni elementi imaju veoma značajnu ulogu u životu šumskog drveća. Primjenom radioaktivnim izotopa moguće je to područje znatno osvjetliti. 3. NEKA STRANA I NAŠA ISTRAŽIVANJA TE VRSTE U EKSPERIMENTALNOJ EKOLOGIJI Najviše pokusa sprovedeno je korišćenjem markiranog ugljika i markiranog fosfora (C14, P32), a to je i razumljivo, jer radi se o dva važna biogena elementa čiji izotopi imaju povoljno vrijeme poluraspada koje odgovara biološkim istraživanjima. Kod toga je bitno da vrijeme poluraspada radioaktivnog izotopa nije isuviše kratko. Brojni pokusi sa C14 koji su objasnili mnoge tajne CO-> — asimilacije, sprovedeni su pretežno na zeljastim biljkama. Ovdje ćemo navesti pokus Miller-a prema Assmann-u (1.) koji se odnosio na korišćenje CO2 iz tla u procesu CO2 — asimilacije mješovite sastojine ariša i bukve, u kojoj se bukva nalazila u podstojnoj etaži. Miller je ustvrdio da nema mjesta hipotezi da se manjak ugljičnog dioksida koji tokom dana nastaje u uzduhu šume zbog CO2 — asimilacije, kompenzira od CO2 kojega ispušta tlo. Korišćenjem radioaktivnog ugljika autor je, analizirajući lišće bukve, ustvrdio da svega 15K´/o CO2 potječe iz tla. Kao jedan od zanimljivih načina korišćenja radioaktivnih izotopa, a što smo već u prethodnom tekstu naveli kao zadatak eksperimentalne ekologije, navest ćemo mogućnost ispitivanja međusobnih odnosa između članova biocena pojedinih ekosistema koju navodi američki ekolog Odum (11). U pokusu koji riješava spomenute odnose primjenjuju se istovremeno parovi radioaktivnih izotopa od kojih je jedan beta, a drugi gama emiter i koji se u uzorku mogu odvojeno mjeriti. Primjenom beta emitera u jednu vrstu, na pr. radioaktivnog fosfora (P32) u običnu jelu, a gama emitera u drugu vrstu, na pr. radioaktivnog cinka (Zn(ir>) u običnu bukvu, a koje vrste zajedno uspjevaju u jednom šumskom ekosistemu, i nakon toga izmjerom radioaktivnosti pojedinih članova životne zajednice, dolazi se do pouzdanih rezultata koliko je tko od njenih članova vezan uz spomenute edifikatore. Značajnu ulogu odigrali su radioaktivni izotopi kod ustvrđivanja srašćivanja korijenja susjednih stabala šumskog drveća. Tim problemom bavili su se uglavnom američki i ruski istraživači koristeći kod toga pretežno radioaktivni fosfor i radioaktivni rubidij (P32, Rb86). Na takav način ustvrdili su srašćivanje korijenja Kunz i Riker (prema Kramer-Kozlowski, 7) i Braun (prema Köstler i dr. 6) kod hrastova, Podzorov (8) i Yli-Vakkuri (6) kod običnog bora, Zyrjaev (13) između vrsta porodice Pinaceae i drugi. Rezultati tih istraživanja dragocjeni su u shvaćanju šumske životne zajednice, a od neobične su važnosti kod odluke o primjeni dendrocida kao i u zaštiti šuma kada postoji mogućnost širenja gljivičnih bolesti iz bolesnog stabla u zdravo putem sprovodnih elemenata. Naša istraživanja u kojima smo primjenjivali radoiaktivni izotop fosfora odnose se na ispitivanje srašćivanja korijenja (5 i 10) i na penetraciju P32 u tlo (5). Ispitivanja srašćivanja korijenja sproveli smo na stablacima poljskog jasena koja su se nalazila u razvojnom stadiju mladika u šumskoj zajednici lužnjaka i običnog graba (Carpino betuli—Quercetum roboris Anić 1959). Opažali |
ŠUMARSKI LIST 3-4/1970 str. 44 <-- 44 --> PDF |
P:i2 smo također i akumulaciju u lišću, deblu i korijenju. U tom razvojnom stadiju nismo ustvrdili srašćivanje korijenja kod poljskog jasena. Kod planiranja pokusa koje imamo namjeru obaviti u svrhu ispitivanja srašćivanja korijenja, postavljena su slijedeća pitanja: 1. Kod kojih vrsta drveća srašćujc korijenje susjednih stabala, 2. u kojoj dobi, tj. u kojem razvojnom stadiju sastojine i kod koje njene gustoće nastupa spomenuta pojava u većem postotku, 3. da li zbog povećanja korijenova sistema stabala, što je rezultat sječe susjednog stabla, dolazi do povećanja prirasta? Hipoteza tih istraživanja je slijedeća: U prirodnim šumskim sastojinama kao i u šumskim kulturama zbiva se izmjena vode, mineralnih tvari i asimilata putem srašćenog korijenaj susjednih istovrsnih stabala što uvjetuje postojanje tzv. »biogrupa« koje predstavljaju zasebne cjeline unutar šumskog ekosistema. Saznanja o toj pojavi dovode nas do novih spoznaja o šumskom ekosistemu koje mjenjaju naša današnja shvaćanja. Istraživanja na poljskom jasenu koja su se odnosila na akumulaciju Pr-u različitim organima drveta ustvrdila su da je najviše P:!2 primilo lišće, zatim deblo pa korijen, a da je najveći porast akumulacije u toku pokusa (1488 sati) imalo deblo, zatim korijen i na kraju lišće (9). Napominjemo da ustvrđivanje akumulacije P3- nije bio naš glavni zadatak, ali su rezultati veoma zanimljivi sa stanovišta eksperimentalne ekologije šumskog drveća kada se ima na umu da je fosfor jedan od najinteresantnijih biogenih elemenata. Takvi pokusi bili bi posebno interesantni kad bi se sproveli kod šumskog drveća koje već fruktificira jer je poznata važnost fosfora za cvatanje i donošenje ploda. Naša istraživanja koja se odnose na penetraciju P´i2 od površine u dublje slojeve nekih tipova tala Hrvatske imala su za cilj pronaći jednu terensko-laboratorijsku metodu za brzo rješavanje toga problema. Rezultat tih istraživanja je zadovoljavajući jer je usavršena metoda pomoću koje se za kratko vrijeme (uzorak se uzima 1 sat poslije aplikacije P32 u površinu tla, a iza toga slijedi mjerenje u laboratoriju) može ustvrditi penetracija P:i- u tlo. Usporedo je otkrivena još jedna metoda penetracije P´!2 u tlo koja se temelji na uzimanju monolita tla u profilu, aplikaciji radioaktivnog izotopa u laboratoriju i izmjeri uzorka na GM-brojaču koji ima automatski pisač. Obje metode prikladne su za indikaciju površinske gnojidbe tla s fosfornim gnojivima, a njihova je vrijednost u tome što se ne narušava prirodna građa tla (5). Istraživanja koja smo sproveli u intenzivnoj šestogodišnjoj kulturi zelene duglazije (Pseudotsuga taxifolia var. viridis Asch, et Gr.), američkog borovea (Pinus strobus L.), obične smreke (Picea abies Karst.) i evropskog ariša (Larix decidua Mill.) u Petrinji (predjel Taborišne kose) imala su za cilj ustvrditi srašćivanje korijenja i efikasnost različitih načina gnojidbe fosforom (10). U pokusu je korišćen P-´52. Ustvrđeno je da kod zelene duglazije i američkog borovca postoji fiziološko srašćivanje korijenja susjednih stabalaca. Kod obične smreke to nije ustanovljeno. Najdjelotvorniji način aplikacije P:12 je njegovo direktno dodavanje u spro P:i2 vodne elemente debla, dok je folijarno dodavanje najprikladnije. koji je dodan u rizosferu (tlo) pojavio se u iglicama navedenih četinjača tek 45 dana poslije postavljanja pokusa. |
ŠUMARSKI LIST 3-4/1970 str. 45 <-- 45 --> PDF |
LITERATURA 1. A s s m a n n, E.: Waldcrtragskunde, München—Bonn—Wien 1961. 2. E 1 lenb er g, H.: Bd. IV Grundlagen der Vegetationsgliedrung 1. Teil Aufgaben und Methoden der Vegetationskunde, Stuttgart 1956. 3. E 11 c n b e r g, H.: Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen, Stuttgart 1963. 4. Ellenberg , H.: Grundlagenforschung zur Landschaftsökologie im Internanationalen Biologischen Programm, Pflanzensociologie und Landschaftsökologie, Bericht über das internationale Symposium in Stolzenau Weser 1963, Haag 1968. 5. Fi lipa n, T. i P r p i ć, B.: Prilog poznavanju penetracije fosfora (P:!-) u nekim tlima Hrvatske u kojima se osnivaju plantaže i intenzivne kulture šumskog drveća, Šum. list 9—10/1969, str. 309—319. 6. K ö s 11 e r, J. N., Brückner, E., B i b e 1 r i e t h e r, H.: Die Wurzeln der Waldbäume, Hamburg—Berlin 1968. 7. K r a m e r, P. J. i Kozlowski, T. T.: Physiology of Trees, New York—Toronto— London 1960. 8. P o d z o r o v, N. V.: O srastanii kornej v gnezdovyh kulturah sosny v uslovijah lesnoj zony, Lesn. Hoz., 6, 1962, str. 54—56. 9. Prpić , B.: Prilog srašćivaniu korijenja i akumulacije radioaktivnog izotooa fosfora (P3-) u lišću, deblu i korijenu poljskog jasena (Fraxinus ansmstifolia Vahl) u stadiiu mladika, šum. list 11—12 1967, str. 482—491. 10. P r p i ć, B. i F i 1 i p a n, T.: Učinak dodavanja radioaktivnog fosfora (P32) kod nekih četinjača i kod robusne topole (u štampi). 11. Od u m, E. P.: Ecology, New York 1963. (prijevod na njemački, BLV, München— Basel—Wien, 1967). 12. Zyrjaev , A. G.: Izučenie vzaimoo´tnošenij porod v smešanvh nasaždenijah s pomošč´ju mecenyh atomov, Lesn. Hoz. 8, 1963, str. 24—26. APPLICATION OF RADIOACTIVE ISOTOPES IN SILVICULTURE Summary Application of radioactive isotopes in silvicultural experiments and especially in experimental ecology represents a method by means of which we obtain exact results rapidly. The author believes that experiments with radioactive isotopes ought to be focused on the following: 1. Inwestigation on the respouse of individual varieties of forest tree species to the adding of radioactive biogenic elements to the soil, their effect on the assimilatory ared and the respouse when added directly to the conducting elements of the stem. Such investigations are of interest to the silvicultural technique, which for the purpose of increasing the yield uses mineral fertilizers. As this country´s forest and other soils lack mainly in phosphorus, there would come into consideration primarily the application of the radioactive isotope of phosphorus (P32) which is added in the form of superphosphate or other phosphatic fertilizer. 2. Investigation on the biochemical influence among individual varieties of forest tree species having in view primarily the inhibitors of physiological processes which in their structure contain chemical elements whose existing radioactive isotopes are suitable for biological experiments. 3. Investigation into the natural root-grafting of neighbouring stems oT forest tree species by applying a suitabla radioactive isotope to the conducting tissues of the tree. 4. Establishing the affinity of individual members of a biocenosis to main varieties of forest tree species by applying pairs of radioactive isotopes. 5. Establishing the movement of carbon dioxide within the relation atmosphere — forest tree and soil — atmosphere — forest tree by applying radioactive carbon dioxide (C14). The experiments mentioned under 2—5 are of special value in understanding the forest ecosystem and the competition among forest tree species as well as the interrelationships of individual members of a biocoenosis. At the end is given an account of some foreign and the author´s own investigations, in which radioactive isotopes were used. |