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.