Ocena Stanu, Zagrożenia Zasobów I Stosowane Technologie

OCENA STANU, ZAGROŻENIA ZASOBÓW I STOSOWANE TECHNOLOGIE

THE STATE ASSESSMENT, RESOURCE THREATS AND APPLIED TECHNOLOGIES

REDAKCJA NAUKOWA / EDITORS:

EDYTA SIERKA ALEKSANDRA NADGÓRSKA-SOCHA

KATOWICE, 2017

RECENZENCI / REVIEWERS dr hab. Anna Konstanciak, prof. PCz doc. ing. Barbara Stalmachova, CSc.

Wydawca/Publisher: Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytet Śląski w Katowicach Redaktorzy: Edyta Sierka, Aleksandra Nadgórska-Socha

Faculty of Biology and Environmental Protection University of Silesia in Katowice Editors: Edyta Sierka, Aleksandra Nadgórska-Socha ISBN 978-83-939472-2-5

Teksty umieszczone w tym tomie należy cytować w następujący sposób / Citations of texts in this volume should be referenced as follows: 2017. . W: Sierka E., Nadgórska-Socha A. (Red.). Aktualne Problemy Ochrony Środowiska. Ocena Stanu, Zagrożenia Zasobów i Stosowane Technologie. Uniwersytet Śląski, Katowice, s. 130 2017. . In: E. Sierka, A. Nadgórska-Socha (Eds). Current problems of environmental protection, Assesment of the state of environment, Threats of the environment, Applied technologies in environmental protection. University of Silesia, Katowice, <a href="/tags/Poland/" rel="tag">Poland</a>, p. 130 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION PRZEDMOWA Identyfikowane problemy ochrony środowiska są konsekwencją wielowiekowej działalności człowieka, która jest stale kontynuowana w czasach współczesnych. Obejmują one zarówno zagadnienia zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego, prowadzące do obniżenia jakości życia człowieka, jak i działania mające na celu poprawę stanu środowiska przez minimalizację oddziaływania oraz eliminację istniejących obciążeń. Jak pokazują wyniki prowadzonych badań, zamieszczonych w monografii Aktualne problemy ochrony środowiska, do tego celu są wykorzystywane zarówno nowoczesne technologie, oparte na zastosowaniu skomplikowanych urządzeń, jak i potencjał tkwiący w zróżnicowaniu organizmów zasiedlających przestrzenie zanieczyszczone, prowadzący do poprawy stanu poszczególnych elementów środowiska. Ponad to zmiany zachodzące w środowisku przyrodniczym są rozpatrywane na poziomie aktywności mikroorganizmów w glebie jak i ekosystemów zajmujących duże powierzchniowo obszary. W ekosystemach stworzonych ręką człowieka, którymi są uprawy zbóż, problemem współczesnym jest poszukiwanie alternatywnych metod walki ze szkodnikami w kontrofercie dla insektycydów a także występowania GMO w produktach spożywczych. Równie aktualnym jest problem inwazji gatunków roślin jak i zwierząt w ekosystemach lądowych jak i wodnych. Poszukiwanie najskuteczniejszych metod zagospodarowywania areałów, powstałych po działalności przemysłu, są zagadnieniem obecnym na stałe w działaniach na rzecz ochrony środowiska. Duży potencjał wpływający na poprawę stanu środowiska przyrodniczego niosą rezultaty badań nad materiałami dla „zielonej” gospodarki oraz wykorzystanie zasobów biomasy z terenów zanieczyszczonych na potrzeby wytwarzania energii. Woda w środowisku i jej jakość jest przedmiotem zainteresowań licznych badaczy ze względu na zagrożenie jej deficytem, ciągle niewystarczającymi możliwościami jej magazynowania i obciążeniami substancjami chemicznymi, będącymi osiągnięciem współczesnej cywilizacji np. niesteroidowymi lekami przeciwzapalnymi. Potrzeba ochrony cennych ekosystemów, które zanikają na skutek zaniechania aktywnych działań człowieka w środowisku to również zagadnienia ważne dla współczesnej ochrony środowiska. Podobnie jak poszukiwanie sposobów neutralizacji oraz bezpiecznego unieszkodliwiania wytwarzanych przez populację ludzką odpadów w gospodarstwach domowych jak i na wielką skalę przez reprezentantów różnych branż gospodarki. Polecamy zebrane w tomie Aktualne Problemy Ochrony Środowiska zagadnienia jako inspirację do dalszych, wieloaspektowych badań i poszukiwania nowych, skuteczniejszych rozwiązań. Redaktorzy AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION PREFACE The currently identified environmental protection problems result from a centuries-old and contemporary human activity. They comprise both tackling the natural environment pollution responsible for lowering of the quality of human life, and taking measures to improve the environment through mitigation of impacts and elimination of existing burdens. As indicated by the study results contained in the monograph Aktualne problemy ochrony środowiska (Current problems of environmental protection), to improve particular elements of the environment both modern technologies based on sophisticated equipment and the potential arising from differentiation of organisms inhabiting polluted areas can be used. The changes in the natural environment are analysed at the level of soil microorganism activity and in large- scale ecosystems. In human-created ecosystems, such as cereal crops, the contemporary challenges include the search for new <a href="/tags/Pest_(organism)/" rel="tag">pest</a> control methods not relying on <a href="/tags/Insecticide/" rel="tag">insecticides</a> as well as the presence of GMO in food products. A no less important problem is the invasion of plant and <a href="/tags/Animal/" rel="tag">animal</a> species in land and water ecosystems. One of the standing items on the environmental protection agenda is searching for the most effective methods of managing the post-industrial areas. Very promising for natural environment improvement are the results of studies on the materials for the ‘green’ economy and using the biomass resources from polluted areas for energy production. The presence and quality of water in the environment have been studied by many researchers due to threatening water deficit, its still insufficient storage potential and pollution with such chemicals inherent to our civilisation as nonsteroidal anti-inflammatory drugs. An important contemporary environmental problem is also the need for active protection of valuable ecosystems, suffering from degradation because of human negligence. Of no less importance is looking for methods of neutralization and safe disposal of municipal and large-scale industrial waste. We draw your attention to the subjects discussed in Ongoing Problems of Environmental Protection, hoping to provide inspiration for further multifaceted studies and exploring new, more effective solutions. Editors AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION SPIS TREŚCI / TABLE OF CONTENS Część 1 Ocena stanu środowiska przyrodniczego Part 1 The assesment of the state of environment ...... 13 Wyzwania stojące przed ochroną środowiska w XXI wieku Czesława ROSIK-DULEWSKA ...... 14 Challenges for environmental protection in 21. century Czesława ROSIK-DULEWSKA ...... 15 Zastosowanie technik teledetekcyjnych w ocenie stanu środowiska i zarządzaniu zasobami przyrodniczymi Barbara TOKARSKA-GUZIK ...... 16 Environmental assessment and management of natural resources using remote sensing techniques Barbara TOKARSKA-GUZIK ...... 17 Związki pomiędzy roślinnością terenów poprzemysłowych a parametrami fizykochemicznymi podłoża Beata BUCZEK, Małgorzata HOLEKSA, Dominika KORCZAK, Justyna TARASIEWICZ, Anna VEZDENETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Agnieszka BŁOŃSKA, Gabriela BARCZYK ...... 18 The relationship between vegetation of non-ferrous post-industrial sites and chosen physico-chemical parameters of the substratum Beata BUCZEK, Małgorzata HOLEKSA, Dominika KORCZAK, Justyna TARASIEWICZ, Anna VEZDENETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Agnieszka BŁOŃSKA, Gabriela BARCZYK ...... 19 Uziarnienie podłoża, jako czynnik różnicujący pokrywę roślinną na zwałowiskach odpadów pogórniczych Artur ARCISZEWSKI, Damian CHMURA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Magdalena RÓŻYCKA, Justyna TARASIEWICZ, Franco MAGURNO, Gabriela WOŹNIAK ...... 20 Granulometric composition of the soil diversifies the vegetation cover of post coal mine sites Artur ARCISZEWSKI, Damian CHMURA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Magdalena RÓŻYCKA, Justyna TARASIEWICZ, Franco MAGURNO, Gabriela WOŹNIAK ...... 21 Rola wybranych czynników biotycznych w zróżnicowaniu płatów roślinności na zwałowiskach odpadów pogórniczych Łukasz RADOSZ, Damian CHMURA, Adam ROSTAŃSKI, Agnieszka BŁOŃSKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Edyta SIERKA, Franco MAGURNO, Seweryn MACURA, Adam PIWOWARCZYK, Gabriela WOŹNIAK ...... 22 The role of selected biotic factors in the differentiation of plant patches in post-industrial landfill sites Łukasz RADOSZ, Damian CHMURA, Adam ROSTAŃSKI, Agnieszka BŁOŃSKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Edyta SIERKA, Franco MAGURNO, Seweryn MACURA, Adam PIWOWARCZYK, Gabriela WOŹNIAK ...... 23 Zróżnicowanie florystyczne roślinności zdominowanej przez wybrane gatunki roślin zielnych na zwałowiskach odpadów pogórniczych Katarzyna RADECKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK ...... 24 Floristic diversity of vegetation dominated by selected species on coal-mine spoil heaps Katarzyna RADECKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK ...... 25 Zróżnicowanie florystyczne płatów zdominowanych przez trawy na zwałowiskach karbońskiej skały płonnej Karolina RYŚ, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Gabriela WOŹNIAK ...... 26 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION Floristic differentiation of vegetation dominated by selected grass species on coal-mine spoil heaps Karolina RYŚ, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA,Andrzej PASIERBIŃSKI, Gabriela WOŹNIAK ...... 27 Biomasa wybranych gatunków roślin naczyniowych występujących na zwałowiskach odpadów pogórniczych w zależności od warunków siedliskowych Dominika PIETRZYBA, Damian CHMURA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Teresa NOWAK, Marta REIMANN, Dominik PŁONKA, Gabriela WOŹNIAK ...... 28 Biomass of selected vascular plant species occurring on post–mining waste heaps depending on habitat conditions Dominika PIETRZYBA, Damian CHMURA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Teresa NOWAK, Marta REIMANN, Dominik PŁONKA, Gabriela WOŹNIAK ...... 29 Dynamika składu funkcjonalnego roślinności na zwałach skały płonnej Mariia SAVKO, Gabriela WOŹNIAK ...... 30 The dynamics of the plant functional group concept vegetation on coal mine spoil heaps Mariia SAVKO, Gabriela WOŹNIAK ...... 31 Aktywność dehydrogenazy i ureazy w płatach roślinności zdominowanych przez wybrane gatunki roślin naczyniowych na zwałach karbońskiej skały płonnej Mateusz ŁATKA, Wojciech BIERZA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Franco MAGURNO, Barbara TOKARSKA-GUZIK, Gabriela WOŹNIAK ...... 32 Dehydrogenase and urease activity in flora patches dominated by selected species of vascular plants on carboniferous gangue Mateusz ŁATKA, Wojciech BIERZA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Franco MAGURNO, Barbara TOKARSKA-GUZIK, Gabriela WOŹNIAK ...... 33 Aktywność dehydrogenaz glebowych na terenach zurbanizowanych Katarzyna NOWAK, Ryszard CIEPAŁ ...... 34 Soil dehydrogenases activity of soils in an urban areas Katarzyna NOWAK, Ryszard CIEPAŁ ...... 35 Aktywność fosfatazy kwaśnej i zasadowej w płatach roślinności zdominowanych przez wybrane gatunki roślin naczyniowych na zwałach karbońskiej skały płonnej Mateusz ZAPRAWA, Wojciech BIERZA, Agnieszka BŁOŃSKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Edyta SIERKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Mirosław ŚMIETANA, Monika RAJTOR, Gabriela WOŹNIAK ...... 36 Acid and alkaline phosphatase activity in soil samples from vegetation patches dominated by selected herbaceous vascular plants on coal mine waste Mateusz ZAPRAWA, Wojciech BIERZA, Agnieszka BŁOŃSKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Edyta SIERKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Mirosław ŚMIETANA, Monika RAJTOR, Gabriela WOŹNIAK ...... 37 Biomarkery zanieczyszczenia gleby skażonej mieszaninami substancji ropopochodnych pochodzącej z terenu Blachowni Śląskiej Dorian ZAKRZEWSKI, Alina KAFEL ...... 38 Biomarkers of soil contaminated with petroleum derivatives from the area of Blachownia Śląska Dorian ZAKRZEWSKI, Alina KAFEL ...... 39 Zawartość barwników asymilacyjnych w liściach drzew Tilia cordata Mill. rosnących na terenach poddanych zróżnicowanej antropopresji miasta Katowice Tomasz WIECZOREK, Izabella FRANIEL ...... 40 The concentrations of assimilation pigments in Tilia cordata Mill. leaves in areas with different anthropopressure in the city of Katowice Tomasz WIECZOREK, Izabella FRANIEL ...... 41 Stan odżywienia młodych drzewostanów jodłowych w Beskidzie Śląskim i Żywieckim Jacek BORGULAT, Włodzimierz ŁUKASIK, Tomasz STASZEWSKI ...... 42 Mineral status of young silver fir stands in the Beskid Śląski and Żywiecki Mountains Jacek BORGULAT, Włodzimierz ŁUKASIK, Tomasz STASZEWSKI ...... 43 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION Ocena stopnia akumulacji metali ciężkich w mniszku pospolitym i glebie z wykorzystaniem techniki ICP-OES Agata WÓJCIK, Justyna SPILER, Marzena DABIOCH, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA ...... 44 Accumulation of heavy metals in common dandelion and soil measured by ICP-OES Agata WÓJCIK, Justyna SPILER, Marzena DABIOCH, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA ...... 45 Czy gatunki inwazyjne są dobrymi bioindykatorami zanieczyszczenia środowiska? Iryna SKRYNETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Ryszard CIEPAŁ, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK ...... 46 Are invasive species are good bioindicators of environmental pollution? Iryna SKRYNETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Ryszard CIEPAŁ, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK ...... 47 Stopień zanieczyszczenia wybranymi metalami ciężkimi gruntów wokół pól odkładczych odpadów poprzemysłowych Magdalena KOKOWSKA-PAWŁOWSKA ...... 48 Pollution degree of selected heavy metals of the ground around areas of waste storage Magdalena KOKOWSKA-PAWŁOWSKA ...... 49 System Biolog® jako narzędzie w monitorowaniu jakości wód na przykładzie Zbiornika Goczałkowickiego Paweł WCISŁO, Filip GRELA, Piotr CYGANIK, Agnieszka GETINGER, Roksana GANDZIARSKA, Izabela GREŃ, Justyna MICHALSKA, Andrzej WOŹNICA ...... 50 Biolog®system as a tool for water quality monitoring in case of the Goczałkowice reservoir Paweł WCISŁO, Filip GRELA, Piotr CYGANIK, Agnieszka GETINGER, Roksana GANDZIARSKA, Izabela GREŃ, Justyna MICHALSKA, Andrzej WOŹNICA ...... 51 Zastosowanie metod oceny stanu ekologicznego wód płynących w monitoringu siedlisk przyrodniczych na przykładzie rzek ze zbiorowiskami włosieniczników (Ranunculion fluitantis) Dariusz HALABOWSKI, Iga LEWIN, Agnieszka SOWA ...... 52 Applying the methods to assess the ecological status of flowing waters in the monitoring of natural habitats on the example of rivers with water crowfoot communities (Ranunculion fluitantins) Dariusz HALABOWSKI, Iga LEWIN, Agnieszka SOWA ...... 53 Ocena stanu ekologicznego wód wybranych typów abiotycznych rzek Górnego Śląska na podstawie makrobezkręgowców bentosowych Sylwia PAWLIKOWSKA, Magdalena RÓŻYCKA, Aleksandra WYBRANIEC, Mirosław ŚMIETANA, Iga LEWIN, Aneta SPYRA ...... 54 Assessment of the ecological status of the selected abiotic types of rivers in Upper Silesia based on benthic macroinvertebrates Sylwia PAWLIKOWSKA, Magdalena RÓŻYCKA, Aleksandra WYBRANIEC, Mirosław ŚMIETANA, Iga LEWIN, Aneta SPYRA ...... 55 Kryptobioza i encystacja niesporczaków jako odpowiedź na czynniki stresu środowiskowego Kamil JANELT, Magdalena DOMAGAŁA, Michaela CZERNEKOVÁ, Izabela POPRAWA ...... 56 Cryptobiosis and encystation of <a href="/tags/Tardigrade/" rel="tag">tardigrades</a> as a response to environmental stress factors Kamil JANELT, Magdalena DOMAGAŁA, Michaela CZERNEKOVÁ, Izabela POPRAWA ...... 57 Czerwiec polski <a href="/tags/Porphyrophora/" rel="tag">Porphyrophora</a> polonica (L.) (<a href="/tags/Hemiptera/" rel="tag">Hemiptera</a>, Coccoidea, <a href="/tags/Margarodidae/" rel="tag">Margarodidae</a>) na Górnym Śląsku Małgorzata KALANDYK-KOŁODZIEJCZYK, Teresa SZKLARZEWICZ, Anna MICHALIK, Ewa SIMON ...... 58 Polish <a href="/tags/Cochineal/" rel="tag">cochineal</a> scale Porphyrophora polonica (L.) (Hemiptera, Coccoidea, Margarodidae) in Upper Silesia Małgorzata KALANDYK-KOŁODZIEJCZYK, Teresa SZKLARZEWICZ, Anna MICHALIK, Ewa SIMON ...... 59 Siedliska ekotonowe i zaroślowe jako lokalne centra bioróżnorodności Artur TASZAKOWSKI, Natalia KASZYCA ...... 60 Ecotone and scrubs habitats as local biodiversity centers Artur TASZAKOWSKI, Natalia KASZYCA ...... 61 Wykorzystanie IDW przy wizualizacji rozkładu temperatury wewnątrz zwałowiska położonego w Wojkowicach Adrian ZARYCHTA, Roksana ZARYCHTA ...... 62 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION The IDW usage for visualization of temperature distribution inside a mine waste dump located in Wojkowice Adrian ZARYCHTA, Roksana ZARYCHTA ...... 63 Część 2 Zagrożenia środowiska przyrodniczego Part 2 The threats of the environment ...... 65 Wybrane możliwości ograniczenia stosowania pestycydów w rolnictwie Janina GOSPODAREK ...... 66 Selected ways of limiting the use of <a href="/tags/Pesticide/" rel="tag">pesticides</a> in agriculture Janina GOSPODAREK ...... 67 Wpływ wybranych czynników abiotycznych na kumulację metali ciężkich przez nawłoć kanadyjską (Solidago canadensis L.) Dominika DĄBROWSKA, Łukasz STRZELECZEK, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI ...... 68 Effect of abiotic factors on accumulation of heavy metals by Canadian Goldenrod (Solidago canadensis L.) Dominika DĄBROWSKA, Łukasz STRZELECZEK, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI ...... 69 Badania nad Arabidopsis arenosa i Arabidopsis halleri rosnącymi na terenie silnie zanieczyszczonym metalami ciężkimi w południowej Polsce Michał SZOPIŃSKI, Krzysztof. SITKO, Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA, Szymon RUSINOWSKI, Żaneta GIEROŃ Eugeniusz MAŁKOWSKI ...... 70 Research on Arabidopsis arenosa and Arabidopsis halleri growing at site highly contaminated with heavy metals in southern Poland Michał SZOPIŃSKI, Krzysztof. SITKO, Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA Szymon RUSINOWSKI, Żaneta GIEROŃ Eugeniusz MAŁKOWSKI ...... 71 Betula pendula Roth i Robinia pseudoacacia L. jako bioindykatory zanieczyszczenia metalami ciężkimi biotopów miejskich Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK, Iryna SKRYNETSKA, Ryszard CIEPAŁ ...... 72 Betula pendula Roth and Robinia pseudoacacia L. as bioindicators of heavy metal pollution hazard in urban biotopes ...... 73 Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK, Iryna SKRYNETSKA, Ryszard CIEPAŁ73 Gatunki obce bezkręgowców bentosowych zagrożeniem środowisk wodnych na Górnym Śląsku Mariola KRODKIEWSKA, Małgorzata STRZELEC, Anna CIEPLOK, Aneta SPYRA ...... 74 Alien benthic macroinvertebrates – a threat to aquatic environments of Upper Silesia Mariola KRODKIEWSKA, Małgorzata STRZELEC, Anna CIEPLOK, Aneta SPYRA ...... 75 Rola zbiorników antropogenicznych w dyspersji obcych gatunków makrobezkręgowców bentosowych na przykładzie zbiornika zapadliskowego w Chorzowie Klaudia CEBULSKA, Mariola KRODKIEWSKA ...... 76 The importance of anthropogenic ponds in the dispersion of alien benthic macroinvertebrates – a case study from a mining subsidence pond in Chorzów Klaudia CEBULSKA, Mariola KRODKIEWSKA ...... 77 Czy nanocząstki szkodzą mikrobom? Odpowiedź zespołu mikroorganizmów glebowych na skażenie nanocząstkami miedzi Katarzyna KUDŁA, Marcin MARCZEWSKI, Oliwia METRYKA, Anna PASTUSZKA, Marta POTRZEBSKA, Natalia PTASZEK, Magdalena PACWA-PŁOCINICZAK, Sławomir BORYMSKI, Sławomir SUŁOWICZ ...... 78 Do nanoparticles pose a threat to microbes? Response of soil microbial communities to Cu-nanoparticles Katarzyna KUDŁA, Marcin MARCZEWSKI, Oliwia METRYKA, Anna PASTUSZKA, Marta POTRZEBSKA, Natalia PTASZEK, Magdalena PACWA-PŁOCINICZAK, Sławomir BORYMSKI, Sławomir SUŁOWICZ ...... 79 Potrzeba aktywnej ochrony murawy galmanowej na hałdzie Fryderyk w Tarnowskich Górach Łukasz WĘGLARZ, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA ...... 80 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION The need for active environmental protection of calaminarian grassland at the Fryderyk heap in the Tarnowskie Góry Łukasz WĘGLARZ, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA ...... 81 Morfologiczne i środowiskowe aspekty różnorodności biologicznej na przykładzie Trama troglodytes (Hemiptera, Aphididae) Aleksandra WYGLENDA, Aleksandra BILSKA, Joanna ZYGAŁA, Karolina RADKIEWICZ, Wiktoria VELÁSQUEZ, Jolanta BROŻEK, Łukasz DEPA, Piotr WĘGIEREK ...... 82 Morphological and environmental aspects of biological diversity, using Trama troglodytes (Hemiptera, Aphididae) as an example Aleksandra WYGLENDA, Aleksandra BILSKA, Joanna ZYGAŁA, Karolina RADKIEWICZ, Wiktoria VELÁSQUEZ, Jolanta BROŻEK, Łukasz DEPA, Piotr WĘGIEREK ...... 83 Perspektywy dyspersji Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) w wodach śródlądowych Polski Aneta SPYRA, Małgorzata STRZELEC, Mariola KRODKIEWSKA, Anna CIEPLOK ...... 84 Prospects for the dispersion of Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) in inland waters of Poland Aneta SPYRA, Małgorzata STRZELEC, Mariola KRODKIEWSKA, Anna CIEPLOK ...... 85 Wpływ obniżeń terenu wywołanych eksploatacją górniczą na zagrożenie powodziowe w zlewni rzeki Kłodnicy Aleksandra CZAJKOWSKA ...... 86 The impact of land subsidence caused by underground coal mining on the flood risk in the Kłodnica river basin Aleksandra CZAJKOWSKA ...... 87 Część 3 Technologie stosowane w ochronie środowiska Part 3 The applied technologies in environmental protection ...... 89 Rola badań strukturalnych w poszukiwaniu nowych materiałów dla "zielonej" gospodarki Paweł ZAJDEL ...... 90 Structural Studies in Search for New Materials for ‘Green’ Economy Paweł ZAJDEL ...... 91 Produkcja bioenergii z biomasy roślin dziko rosnących na terenach nieużytków poprzemysłowych Anna PATRZAŁEK, Katarzyna NOWIŃSKA ...... 92 Bioenergy production from biomass of wild plants on the area of post-industrial wastelands Anna PATRZAŁEK, Katarzyna NOWIŃSKA ...... 93 Stosowanie naturalnych źródeł energii do ogrzewania powietrza zewnętrznego w okresie zimowym w kopalniach węglowych Olena SHYPYKA ...... 94 Employment of natural energy sources for outer air heating over winter time on coal mines Olena SHYPYKA ...... 95 Wykorzystanie roślin energetycznych w procesie fitoremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi – od uprawy do zagospodarowania odpadów po procesie zgazowania biomasy Marta POGRZEBA, Jacek KRZYŻAK, Sebastian WERLE, Anja HEBNER, Izabela RATMAN-KŁOSIŃSKA ...... 96 The use of energy crop in phytoremediation of soils contaminated with heavy metals – from the biomass cultivation to the residues management after biomass gasification process Marta POGRZEBA, Jacek KRZYŻAK, Sebastian WERLE, Anja HEBNER, Izabela RATMAN-KŁOSIŃSKA ...... 97 Wilgotność podłoża jako czynnik różnicujący roślinność na zwałowiskach odpadów pogórniczych w aspekcie ich zagospodarowania Anna KRAWCZYK, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Marta REIMANN, Dominik PŁONKA ...... 98 Soil moisture as a factor that differentiates vegetation in post-mining waste heaps in terms of their development Anna KRAWCZYK, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Marta REIMANN, Dominik PŁONKA ...... 99 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION Technologia regeneracji różnorodności biologicznej na powierzchni po kopalniach odkrywkowych Viktor KOSTENKO, Olena ZAVIALOVA, Olga CHEPAK ...... 100 Biodiversity restoration technology in the abandoned quarries Viktor KOSTENKO, Olena ZAVIALOVA, Olga CHEPAK ...... 101 Wykorzystanie rącznika pospolitego (Ricinus communis L.) w rekultywacji terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi – badania wstępne Aneta KLIN, Krzysztof BOHDAN, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI ...... 102 Use of Ricinus communis L. for recultivation of areas polluted by heavy metals – preliminary research Aneta KLIN, Krzysztof BOHDAN, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI ...... 103 Wpływ nawożenia gleby na stopień kolonizacji mikoryzowej i akumulację metali ciężkich u miskanta olbrzymiego (Miscanthus x giganteus) Alicja SZADA-BORZYSZKOWSKA, Katarzyna NOWAK, Jacek KRZYŻAK, Szymon RUSINOWSKI, Maciej SOJA, Marta POGRZEBA ...... 104 Effect of soil fertilization on the degree of mycorrhizal root colonization and accumulation of heavy metals in Miscanthus x giganteus Alicja SZADA-BORZYSZKOWSKA, Katarzyna NOWAK, Jacek KRZYŻAK, Szymon RUSINOWSKI, Maciej SOJA, Marta POGRZEBA ...... 105 Kolonizacja mikoryzowa u Daucus carota i Calamagrostis epigejos Roth rosnących na zwałach pogórniczych i jej rola w stresie oksydacyjnym Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA, Żaneta GIEROŃ, Patrycja KORNACKA, Michał SZOPIŃSKI, Krzysztof SITKO, Andrzej PASIERBIŃSKI, Agnieszka BŁOŃSKA, Monika RAJTOR, Franco MAGURNO, Sylwia PAWLIKOWSKA, Mirosław ŚMIETANA, Gabriela WOŹNIAK, Eugeniusz MAŁKOWSKI ...... 106 Mycorrhizal colonization of Daucus carota and Calamagrostis epigejos growing on post-mining heap and its role in oxidative stress Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA, Żaneta GIEROŃ, Patrycja KORNACKA, Michał SZOPIŃSKI, Krzysztof SITKO, Andrzej PASIERBIŃSKI, Agnieszka BŁOŃSKA, Monika RAJTOR, Franco MAGURNO, Sylwia PAWLIKOWSKA, Mirosław ŚMIETANA, Gabriela WOŹNIAK, Eugeniusz MAŁKOWSKI ...... 107 Wpływ czynników abiotycznych na różnorodność biologiczną pozostałości wyrobisk po wydobyciu rud darniowych Łukasz STRZELECZEK, Adam ROSTAŃSKI ...... 108 The influence of abiotic factors on local biodiversity on the remnants of iron ore excavations Łukasz STRZELECZEK, Adam ROSTAŃSKI ...... 109 Analiza porównawcza genomów bakterii z gatunku Pantoea ananatis ujawnia geny zaangażowane w interakcje endofitów bakteryjnych z rośliną Artur PIŃSKI, Katarzyna HUPERT-KOCUREK ...... 110 Comparative genomics of Pantoea ananatis species reviles genes involved in plant-endophytic <a href="/tags/Bacteria/" rel="tag">bacteria</a> interactions Artur PIŃSKI1 Katarzyna HUPERT-KOCUREK ...... 111 Biodegradacja paracetamolu przez konsorcjum mikroorganizmów i ocena wybranych właściwości bakterii związanych z immobilizacją Joanna ŻUR, Łukasz JAŁOWIECKI, Danuta WOJCIESZYŃSKA, Urszula GUZIK ...... 112 Biodegradation of paracetamol by microbial consortium and evaluation of selected bacterial properties related with immobilization Joanna ŻUR, Łukasz JAŁOWIECKI, Danuta WOJCIESZYŃSKA, Urszula GUZIK ...... 113 Biotransformacja naproksenu przez immobilizowane komórki Bacillus thuringiensis B1(2015b) Anna DZIONEK, Danuta WOJCIESZYŃSKA, Urszula GUZIK ...... 114 Biotransformation of naproxen by immobilized Bacillus thuringiensis B1 (2015b)115 Anna DZIONEK, Danuta WOJCIESZYŃSKA, Urszula GUZIK ...... 115 AKTUALNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA / CURRENT PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL PROTECTION Wieloaspektowe podejście do zagadnień związanych z jakością wody w zbiornikach Górnośląskiego Pojezierza Antropogenicznego na przykładzie Jeziora Paprocańskiego w Tychach Andrzej WOŹNICA, Bartosz ŁOZOWSKI, Rafał ULAŃCZYK, Damian ABSALON, Sławomir SITEK, Joanna CZEKAJ, Andrzej SIUDY, Paweł MIGULA, Łukasz PSZCZELIŃSKI, Wanda JAROSZ, Adrian ZARYCHTA, Eugeniusz MAŁKOWSKI, Andrzej PASIERBIŃSKI ...... 116 Comprehensive approach to Upper Silesian reservoir water quality issues. Case study: the Paprocany Reservoir in Tychy, Southern Poland Andrzej WOŹNICA, Bartosz ŁOZOWSKI, Rafał ULAŃCZYK, Damian ABSALON, Sławomir SITEK, Joanna CZEKAJ, Andrzej SIUDY, Paweł MIGULA, Łukasz PSZCZELIŃSKI, Wanda JAROSZ, Adrian ZARYCHTA, Eugeniusz MAŁKOWSKI, Andrzej PASIERBIŃSKI ...... 117 Znaczenie aktywnej ochrony muraw galmanowych (6130) dla zachowania ich bioróżnorodności Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Grażyna SZAREK-ŁUKASZEWSKA ...... 118 The importance of active protection of calamine grasslands (6130) for the preservation of their biodiversity Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Grażyna SZAREK-ŁUKASZEWSKA ...... 119 Biodegradacja mieszaniny lotnych związków organicznych (LZO) w kompaktowym bioreaktorze trójfazowym (KBT) Paulina DYBAŁ, Andrzej BĄK, Violetta KOZIK, Sławomir KUŚ ...... 120 Biodegradation of Volatile Organic Compounds (VOC) using the Compact Trickle Bed Bioreactor (CTBB) Paulina DYBAŁ, Andrzej BĄK, Violetta KOZIK, Sławomir KUŚ ...... 121 Modyfikowane fotokatalizatory a zjawisko powstawania pośrednich produktów utleniania Piotr ZAWADZKI, Edyta KUDLEK, Mariusz DUDZIAK ...... 122 Modified photocatalysts and production of indirect oxidation products Piotr ZAWADZKI, Edyta KUDLEK, Mariusz DUDZIAK ...... 123 Skuteczne sposoby neutralizacji i przechowywania odpadow komunalnych i rolniczych Andrzej KAŁAMARZ, Teobald KUPKA, Jan MIZERA, Arkadiusz WIEWIÓROWSKI ...... 124 Efficient methods for neutralization and storage of communal and agricultural waste Andrzej KAŁAMARZ, Teobald KUPKA, Jan MIZERA, Arkadiusz WIEWIÓROWSKI ...... 125 Oddziaływanie syntetycznych polimerów na wzrost i rozwój świerszcza domowego (Acheta domesticus) Mariusz DZIEKANOWSKI, Karolina KRZYŻOWSKA, Marta STOCH, Aleksandra SURMIAK, Karolina ZMELONEK, Bartosz BARAN, Jacek FRANCIKOWSKI, Michał KRZYŻOWSKI, Monika TARNAWSKA ...... 126 Impact of synthetic polymers on the house <a href="/tags/Cricket_(insect)/" rel="tag">cricket</a> (Acheta domesticus) growth and development Mariusz DZIEKANOWSKI, Karolina KRZYŻOWSKA, Marta STOCH, Aleksandra SURMIAK, Karolina ZMELONEK, Bartosz BARAN, Jacek FRANCIKOWSKI, Michał KRZYŻOWSKI, Monika TARNAWSKA ...... 127 Wykorzystanie technik biologii molekularnej do identyfikacji genetycznie modyfikowanych organizmów (GMO) w produktach spożywczych – czy wiesz co jesz? Marcin CAPUTA, Kornela KUKUŁA, Ewa SYBILSKA, Gabriela WINIARSKA, Monika GAJECKA, Justyna GUZY-WRÓBELSKA, Joanna MOROŃCZYK, Barbara WÓJCIKOWSKA, Marzena KUROWSKA ...... 128 Use of molecular biology techniques to identify genetically modified organisms (GMOs) in food products – do you know what you eat? Marcin CAPUTA, Kornela KUKUŁA, Ewa SYBILSKA, Gabriela WINIARSKA, Monika GAJECKA, Justyna GUZY-WRÓBELSKA, Joanna MOROŃCZYK, Barbara WÓJCIKOWSKA, Marzena KUROWSKA ...... 129 CZĘŚĆ 1 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO PART 1 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 14 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Wyzwania stojące przed ochroną środowiska w XXI wieku Czesława ROSIK-DULEWSKA1, 2 1Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN Zabrze; 2Uniwersytet Opolski, Wydział Przyrodniczo-Techniczn, Samodzielna Katedra Ochrony Powierzchni Ziemi; e-mai: czeslawa.rosik-dulewska@@ipis.zabrze.pl Wstęp Wystąpienie ma charakter przeglądowy/informacyjny o problemach w ochronie środowiska i czekających nas działaniach. Niestety zanieczyszczenie środowiska przyrodniczego powoduje skutki bezpośrednie (pierwotne), takie jak: zmiany jakości powietrza, wód, degradacja gleb, rzeźby terenu, krajobrazu itp., zubożenie różnorodności gatunkowej oraz skutki pośrednie, które zazwyczaj dzieli się na: straty gospodarcze (przyspieszenie korozji budowli, instalacji i maszyn, spadek plonów i produkcji drewna itp.); straty społeczne, to zazwyczaj niewymierne szkody w sferze warunków zdrowia i życia ludzi – utrata miejsc rekreacji, walorów krajobrazu i estetyki otoczenia itp. Zatem aby zapewnić spełnienie wymogów w zakresie standardów jakości wszystkich elementów środowiska niezbędne są działania nie tylko naprawcze, ale i prewencyjne. Cele pracy Wystąpienie będzie poświecone zwróceniem uwagi na najważniejsze wyzwania, jakie nas czekają w zakresie poprawy stanu środowiska. Wyniki i ich omówienie Zadania – wyzwania stojące przed ochroną/inżynierią Środowiska to m.in. ograniczenie: energochłonności, materiałochłonności, niewłaściwych kierunków w rozwoju infrastruktury komunikacyjnej, zagrożeń przemysłowych i komunalnych oraz niewłaściwej gospodarki przestrzenią. Omówienie (bardziej szczegółowe) zadań jakie stoją przed ochroną każdego z elementów środowiska, tj.: gospodarką wodną, powietrzem atmosferycznym, powierzchnią ziemi. THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 15 Challenges for environmental protection in 21. century Czesława ROSIK-DULEWSKA1, 2 1Institute of Environmental Engineering of the Polish Academy of Sciences Zabrze; 2Independent Chair of Land Protection, Faculty of Natural Sciences and Technology, University of Opole; e-mail: czeslawa.rosik-dulewska@ipis.zabrze.pl Introduction Environmental pollution causes both direct (or primary) – i.e. changes in air and waters quality; degradation of soil, relief, landscape etc. and decrease in species diversity – and indirect results, usually divided into: economic losses (accelerated corrosion of constructions, installations and machines; decreased crop yields, wood production etc.); social losses, such as usually unquantifiable damages to human health and life: the loss of recreation areas, landscape values, aesthetics of surroundings etc. Therefore, to ensure the fulfilment of the requirements in the scope of quality standards of all environmental elements both corrective and preventive measures are necessary. Aims of the work We would like to highlight the most important challenges in improving the environment we live in. Results and discussion The main tasks/challenges for the environmental protection/engineering include a reduction of: energy and material consumption, incorrect traffic infrastructure developments, industrial and communal threats as well as incorrect spatial development. Discussion (more detailed) of the task in the protection of every element of the environment, i.e.: water management, air and the face of the earth. 16 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Zastosowanie technik teledetekcyjnych w ocenie stanu środowiska i zarządzaniu zasobami przyrodniczymi Barbara TOKARSKA-GUZIK Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: barbara.tokarska-guzik@us.edu.pl; tel.: 322009479 Wstęp W XXI wieku badania przyrodnicze stały się najważniejszym narzędziem oceny wpływu człowieka na środowisko przyrodnicze, a ich wyniki są wskaźnikami istotności i znaczenia oddziaływań podejmowanych przedsięwzięć oraz zgodności działań z zasadami zrównoważonego rozwoju (Tokarska-Guzik i in. 2013). Przeprowadzenie rzetelnej i obiektywnej oceny stanu środowiska oraz skuteczne zarządzanie jego zasobami wymagają zgromadzenia wiarygodnych i aktualnych danych. Pozwalają na to rozwijające się technologie GIS i metody teledetekcyjne, które umożliwiają zdalne pozyskanie danych przestrzennych, identyfikację składników środowiska przyrodniczego oraz obiektywną ocenę zmian jakim podlegają one w czasie (np. Pettorelli i in. 2014; Kopeć i in. 2016; Quattrochi i in. 2017). „Innowacyjne podejście wspierające monitoring nieleśnych siedlisk przyrodniczych Natura 2000, z wykorzystaniem metod teledetekcyjnych” – HabitARS, to projekt realizowany przez interdyscyplinarny zespół badawczy, proponujący opracowanie koncepcji oraz rozwiązań praktycznych służących ochronie i zrównoważonemu użytkowaniu zasobów przyrody (Sławik 2016). Cele pracy Celem badań podejmowanych w projekcie HabitARS jest opracowanie obiektywnej i powtarzalnej metodyki identyfikacji nieleśnych siedlisk przyrodniczych Natura 2000 oraz zagrażających tym siedliskom procesów przesuszenia, sukcesji roślin drzewiastych oraz wkraczania obcych geograficznie inwazyjnych i rodzimych ekspansywnych gatunków roślin. Wyniki i ich omówienie Do identyfikacji i mapowania siedlisk i gatunków wykorzystywane są lotnicze i naziemne metody badawcze, polegające na fuzji danych hiperspektralnych i skanowania laserowego oraz danych referencyjnych pozyskanych w naziemnych badaniach botanicznych. Przyjęta metodyka jest testowana i weryfikowana na 40 obszarach Natura 2000, 11 typach siedlisk oraz 30 gatunkach roślin. Dotychczas przetestowano podpikselowe (SAM, ang. Spectral Angular Mapper; MTMF, ang. Mixed Tune Matched Filtering), jak i pikselowe (SVM, ang. Support Vector Machine; RF, ang. Random Forest) metody klasyfikacji a także łącznie i osobno produkty opracowane na podstawie danych hiperspektralnych (transformacja MNF, teledetekcyjne wskaźniki roślinne, np. NDVI) oraz dane z lotniczego skaningu laserowego ALS (NMT – Numeryczny Model Terenu, NMPT – Numeryczny Model Pokrycia Terenu, CHM – model wysokości pokrywy roślinnej, a także produkty utworzone na podstawie statystyki rozkładu chmury punktów). Pozwoliło to na opracowanie metodyki analizy danych hiperspektralnych i ALS w celu uzyskania wyników klasyfikacji o wysokiej dokładności. Pozwoli to na opracowanie map nieleśnych siedlisk przyrodniczych oraz zidentyfikowanych zagrożeń dla różnorodności biologicznej obszarów chronionych w ramach sieci Natura 2000. Wnioski Połączenie nowoczesnych narzędzi fotogrametrii i teledetekcji z wynikami tradycyjnych badań botanicznych pozwala uzyskiwać informacje o znaczeniu poznawczym i aplikacyjnym, wykorzystywane dla lepszego diagnozowania i przewidywania procesów zachodzących w środowisku. Zakładamy, że istotnym rezultatem projektu będzie planowana integracja opracowanych metodyk z obowiązującym systemem monitoringu siedlisk przyrodniczych Natura 2000. Literatura 1. Kopeć D., Michalska-Hejduk D., Sławik Ł. Berezowski T., Borowski M., Rosadziński S., Chormański J. 2016. Application of multisensoral remote sensing data in the mapping of alkaline fens Natura 2000 habitat. Ecological indicators 70: 196-208 2. Pettorelli N., Safi K., Turner W. 2014. Satellite remote sensing, biodiversity research and conservation of the future. Philos. Trans. R. Soc. B: Biol. Sci. 369 (1643), http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0190 3. Quattrochi D.A., Wentz E., Siu-Ngan Lam N., Emerson C.W. 2017. Integrating Scale in Remote Sensing and GIS. Routledge, London 4. Sławik Ł. 2016 Założenia badawcze projektu HabitARS „Innowacyjne podejście wspierające monitoring nieleśnych siedlisk przyrodniczych Natura 2000, z wykorzystaniem metod teledetekcyjnych”. III edycja Konferencji Środowisko Informacji. 21-22.11.,Warszawa 5. Tokarska-Guzik B, Chybiorz R, Parusel JB, Frąckowiak J. 2015. Results of studies of nature resources as a source of spatial data for a regional information system under the auspices of the BIOGEO-SILESIA ORSIP group. [w:] M. Nowak (red.) Scientific, Technological and Legal Background of Creating Integrated Biotic Databases: 35-50. Adam Mickiewicz University Press, Seria Biologia nr 80, Poznań Projekt, objęty patronatem GDOŚ, jest dofinansowany w ramach Programu Strategicznego „Środowisko naturalne, rolnictwo i leśnictwo” - BIOSTRATEG, Narodowego Centrum Badań i Rozwoju THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 17 Environmental assessment and management of natural resources using remote sensing techniques Barbara TOKARSKA-GUZIK Department of Botany and Nature Protection; Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 40-032 Katowice, Jagiellońska 28; e-mail: barbara.tokarska-guzik@us.edu.pl; tel.: +48 322009479 Introduction In the 21st century, nature research has become the most important tool for assessing human impact on the natural environment. The results of such research can be used as indicators of the relevance and importance of the impacts of human enterprises and the compatibility of these activities with the principles of sustainable development (Tokarska-Guzik et al. 2013). Carrying out a reliable and objective assessment of the state of the environment and the effective management of its environmental resources requires the collection of reliable and up-to-date data. This allows for the development of GIS technologies and remote sensing methods that will enable the remote acquisition of spatial data, the identification of particular components of the natural environment, and an objective assessment of change over time (Pettorelli et al., 2014, Kopeć et al., 2016, Quattrochi et al. 2017). An innovative approach which supports the monitoring of non-forest Natura 2000 habitats, using remote sensing methods is the Habitars project which is implemented by an interdisciplinary research team, and proposes the development of concepts and practical solutions for the conservation and sustainable use of natural resources (Sławik 2016). Aims of study of the Habitars research project is to develop an objective and repeatable methodology for the identification of non-forested Natura 2000 habitats and habitats threatened with over growing, succession of woody plants and the entry of alien, invasive and native expansive plant species. Results and discussion Aerial and terrestrial research methods, including fusion of hyper-visual and laser data, and reference data obtained in terrestrial botanical studies were used to identify and map habitats and species. The adopted methodology was tested and verified in 40 Natura 2000 sites, 11 habitat types and 30 plant species. Up to now it has been tested for the use of the Spectral Angular Mapper (MTMF), as well as Pixel Vector Support (SVM), Random Forest (SVM) and the combined and separately developed products. Based on hyperspectral data (MNF transformation, remote sensing plant indicators, e.g. NDVI) and ALS laser scanning data (NMT – Area Model Numbers, NMPT – Land Cover Model Number, CHM – Cover Height Model and Statistics points cloud distribution). This allowed the team to develop a methodology for analyzing hyperspectral data and ALS for high accuracy classification results. This will allow the mapping of non-forested natural habitats and to identify threats to the biodiversity of protected areas within the Natura 2000 network. Conclusions The combination of modern photogrammetry and remote sensing tools with the results of traditional botanical research allows us to obtain knowledge and apply information and tools that can be used to improve identification of habitats (in the meaning 2000) and management decisions due to a better understanding of the natural processes occurring in the environment. We assume that an important result of the project will be the planned integration of these developed methodologies with the existing Natura 2000 natural monitoring system. References 1. Kopeć D., Michalska-Hejduk D., Sławik Ł. Berezowski T., Borowski M., Rosadziński S., Chormański J. 2016. Application of multisensoral remote sensing data in the mapping of alkaline fens Natura 2000 habitat. Ecological indicators 70: 196-208 2. Pettorelli N., Safi K., Turner W. 2014. Satellite remote sensing, biodiversity research and conservation of the future. Philos. Trans. R. Soc. B: Biol. Sci. 369 (1643), http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0190 3. Quattrochi D.A., Wentz E., Siu-Ngan Lam N., Emerson C.W. 2017. Integrating Scale in Remote Sensing and GIS. Routledge, London 4. Sławik Ł. 2016 Założenia badawcze projektu HabitARS „Innowacyjne podejście wspierające monitoring nieleśnych siedlisk przyrodniczych Natura 2000, z wykorzystaniem metod teledetekcyjnych”. III edycja Konferencji Środowisko Informacji. 21-22.11.,Warszawa 5. Tokarska-Guzik B, Chybiorz R, Parusel JB, Frąckowiak J. 2015. Results of studies of nature resources as a source of spatial data for a regional information system under the auspices of the BIOGEO-SILESIA ORSIP group. [w:] M. Nowak (red.) Scientific, Technological and Legal Background of Creating Integrated Biotic Databases: 35-50. Adam Mickiewicz University Press, Seria Biologia nr 80, Poznań The project, under the patronage of GDOŚ, is co-funded under the Strategic Program "Environment, Agriculture and Forestry" - BIOSTRATEG, National Center for Research and Development 18 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Związki pomiędzy roślinnością terenów poprzemysłowych a parametrami fizykochemicznymi podłoża Beata BUCZEK, Małgorzata HOLEKSA, Dominika KORCZAK, Justyna TARASIEWICZ, Anna VEZDENETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Agnieszka BŁOŃSKA, Gabriela BARCZYK Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagielońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: malgosiaholeksa@gmail.com, aleksandra.nadgorska-socha@us.edu.pl Wstęp Huta „Szopienice” będąca jednym z największych producentów metali nieżelaznych na Śląsku oraz jednym z największych producentów kadmu na świecie emitowała od 1834 do 2008 roku. pyły zawierające metale ciężkie, które opadały na okoliczne tereny (Bąba i in. 2016, Frey 2000). Jej działalność przyczyniła się do znacznej degradacji różnych elementów środowiska przyrodniczego, w tym świata roślinnego i zwierzęcego, wody, gleb. Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi występujące w pobliżu hut cynku ma wpływ zarówno na występujące na tym terenie gatunki roślin, jak również procesy przebiegające w glebie, takie jak: akumulacja materii organicznej, odczyn gleby, przewodność, aktywność enzymatyczna (Maciak 2003, Nadgórska-Socha i in. 2006). Trawy należą do gatunków roślin, które porastają tereny poprzemysłowe, a ze względu na szerokie możliwości adaptacji do różnych, często ekstremalnych warunków środowiska doskonale nadają się do rekultywacji terenów objętych działalnością przemysłową, które po jej zakończeniu stanowią często „pustynie ekologiczne” (Nadgórska-Socha i in. 2006, Nadgórska-Socha i in. 2013). Cele pracy Określenie zależności między wybranymi gatunkami traw porastających teren dawnej huty cynku a parametrami fizyczno-chemicznymi podłoża. Potwierdzenie założenia, że odległość od emitora ma wpływ zarówno na zawartość metali ciężkich w glebach oraz w roślinach, jak również na biomasę roślin. Wyniki i ich omówienie Badania prowadzono na powierzchniach badawczych zlokalizowanych w odległości 50, 150, 250, 350 i 450 m od emitora. Podłoże na poletkach było drobnoziarniste, gliniaste z domieszką piasku, czasem drobnych kamieni, z brakiem (poletka do 150 m od emitora) lub słabo (lepiej wykształconą) warstwą próchniczną (poletka od 350 m). Na podstawie wykonanych spisów florystycznych można stwierdzić, że roślinność poletek jest bardzo uboga. Struktura zbiorowiska jest dwuwarstwowa. Warstwa zielna osiągała pokrycie od 40 do 90% i wysokość do 10 cm; natomiast warstwa mszysta od 10 do 30%. W płatach odnotowano od 3 do 16 gatunków roślin (średnio 5,4), przy czym największą liczbę gatunków odnotowano na poletkach oddalonych o 450 m od emitora. Dominantami na poletkach były głównie dwa gatunki kępowych, wieloletnich traw: kostrzewa owcza (Festuca ovina) oraz mietlica pospolita (Agrostis capillaris). Ich pokrycie w płatach sięgało od 2 do 60% w przypadku Festuca ovina oraz od 0 do 30% w przypadku Agrostis capillaris. Podłoże było suche, a pH gleby poszczególnych poletek wahało się od 6.44 do 7.25 (średnio 6.73). W dalszych etapach badań planuje się analizę zawartości metali ciężkich w biomasie nadziemnych części roślin dominanta F. ovina oraz ocenę aktywności enzymatycznej gleby i wybranych właściwości fizykochemicznych gleby. Wnioski Stwierdzono zależności pomiędzy odczynem podłoża, wilgotnością podłoża a składem florystycznym roślinności. Odległość od emitora ma wpływ na bogactwo gatunkowe poletek. Literatura 1. Bąba W., Błońska A., Kompała-Bąba A., Małkowski Ł., Ziemer B., Sierka E., Nowak T., Woźniak G. 2016. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) root colonization dynamics of Molinia caerulea (L.) Moench. in grasslands and post- industrial sites. Ecological Engineering, 95, 817–827 2. Frey L. 2000. Trawy niezwyciężone (wybrane zagadnienia z historii, taksonomii i biologii Poaceae). Łąkarstwo w Polsce 3, 9-20 3. Maciak F. 2003. Ochrona i rekultywacja środowiska. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 4. Nadgórska-Socha A., Łukasik I., Ciepał R., Pomierny S. 2006. Activity of selected enzymes in soil loaded with varied levels of heavy metals. Acta Agrophysica 8(3), 713-725 5. Nadgórska-Socha A., Ptasiński B., Kita A. 2013. Heavy metal bioaccumulation and antioxidative responses in Cardaminopsis arenosa and Plantago lanceolata leaves from metalliferous and non-metalliferous sites: a field study. Ecotoxicology 22, 1422–1434 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 19 The relationship between vegetation of non-ferrous post-industrial sites and chosen physico-chemical parameters of the substratum Beata BUCZEK, Małgorzata HOLEKSA, Dominika KORCZAK, Justyna TARASIEWICZ, Anna VEZDENETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Agnieszka BŁOŃSKA, Gabriela BARCZYK Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 40-032 Katowice, Jagiellońska 28; e-mail: malgosiaholeksa@gmail.com, aleksandra.nadgorska-socha@us.edu.pl Introduction The „Szopienice” smelter plant is one of the biggest non-ferrous metal producers in Silesia as well as one of the biggest cadmium producers in the world and has emitted dusts containing heavy metals from 1834 to 2008 (Bąba et al. 2016, Frey 2000). The resultant contamination of soils with dust and heavy metals occurring near this non-ferrous smelter has a negative influence on water, air, plants and <a href="/tags/Animal/" rel="tag">animals</a> as well as processes taking part in the soil such as: organic matter accumulation, soil pH, conductivity and enzyme activity (Maciak 2003, Nadgórska-Socha et al. 2006). Grasses play an important part in the colonisation of post-industrial sites as they have a high adaptability to a wide variety of often extreme habitat conditions and can create a persistent plant cover that protects the substratum from water and wind erosion. It is important to be familiar with their biology and ecology as these can be useful for the phytoremediation of degraded soils, that still occupy vast areas of the Silesian voivodeship (Nadgórska-Socha et al. 2006, Nadgórska-Socha et al. 2013). Aims of the work (i) To investigate the relationship between floristic composition dominated by chosen grass species growing at different distances from the non-ferrous smelter plant “Szopienice” and physico-chemical parameters of the substratum; (ii) To confirm that the distance from the smelter plant has an influence on the physico-chemical soil parameters, species richness of the patches as well as on the biomass of the dominant species. Results and discussion The research was conducted in the vicinity of the non-ferrous “Szopienice” smelter at distances of 50, 150, 250, 350 and 450 m. The substratum was fine-grained with a mixture of clay or sand, sometimes with small pebbles. Small quantities of organic matter were recorded in the substratum (less than 1% in soil samples at distances 50 m; 5% in soil samples at 450 m). The communities have a two-layered structure. The cover of the low herb layer (10 cm) reached from 40 (soil samples at a distance of 50 m) to 90% (at a distance of 450 m); whereas moss cover was between 10 to 30%. Generally, the floristic composition of the vegetation was poor with between3 to 16 species recorded ( average 5.4). The highest number of species (about 12) was found in sample plots at 450 m. Dense turf of sheep’s fescue (Festuca ovina) and rhizomatous, or stoloniferous, perennial common bent (Agrostis capillaris) were dominants in patches. Their cover reached from 2 to 60% in the case of Festuca ovina and from 0 to 30% in the case of Agrostis capillaris. The substratum was dried and the pH was neutral or alkaline (6.44 to 7.25) (on average 6.73). Conclusions Relationships were found between soil pH, moisture, soil organic content and floristic composition. The distance from the smelter plant has an influence on the species richness of the sample plots and on physicochemical soil parameters. The next step of study will examine the heavy metal content of the soils and the biomass of the dominant F. ovina and to assess soil enzymatic activity . References 1. Bąba W., Błońska A., Kompała-Bąba A., Małkowski Ł., Ziemer B., Sierka E., Nowak T., Woźniak G. 2016. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) root colonization dynamics of Molinia caerulea (L.) Moench. in grasslands and post- industrial sites. Ecological Engineering, 95, 817–827 2. Frey L. 2000. Trawy niezwyciężone (wybrane zagadnienia z historii, taksonomii i biologii Poaceae). Łąkarstwo w Polsce 3, 9-20 3. Maciak F. 2003. Ochrona i rekultywacja środowiska. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 4. Nadgórska-Socha A., Łukasik I., Ciepał R., Pomierny S. 2006. Activity of selected enzymes in soil loaded with varied levels of heavy metals. Acta Agrophysica 8(3), 713-725 5. Nadgórska-Socha A., Ptasiński B., Kita A. 2013. Heavy metal bioaccumulation and antioxidative responses in Cardaminopsis arenosa and Plantago lanceolata leaves from metalliferous and non-metalliferous sites: a field study. Ecotoxicology 22, 1422–1434 20 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Uziarnienie podłoża, jako czynnik różnicujący pokrywę roślinną na zwałowiskach odpadów pogórniczych Artur ARCISZEWSKI1, Damian CHMURA2, Agnieszka BŁOŃSKA1, Edyta SIERKA1, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA1, Magdalena RÓŻYCKA1, Justyna TARASIEWICZ1, Franco MAGURNO1, Gabriela WOŹNIAK1 1Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, e-mail: gabriela.wozniak@us.edu.pl Wstęp Skład granulometryczny gleby ma wpływ na właściwości fizyko-chemiczne, takie jak: odczyn pH, gęstość, porowatość, pojemność wodna gleby (WHC%), sorpcja (sorpcja wymienna) i właściwości oksydo-redukcyjne (Bednarek, Skiba 2015, Kabała 2015). Długa historia badań rolniczych pozwoliła na optymalne dostosowanie właściwości gleby do wymagań roślin uprawianych i/lub hodowanych. Jednak w ekosystemach zmienionych i przekształconych przez człowieka wiedza na temat kształtowania się zależności między składem granulometrycznym podłoża, a jego właściwościami oraz roślinnością rozwijajacą się sponaticznie jest niewielka. Poznanie tych zależności może mieć duże znacznie praktyczne w planowaniu i realizowaniu prac rekultywacyjnych. (Frouz i in. 2008). Cele pracy Celem pracy jest zbadanie czy istnieje zależność między składem granulometrycznym podłoża zwałów skały płonnej a parametrami spontanicznie rozwijającej się na nich roślinności takimi jak: gatunek dominanta, biomasa dominanta i pokrycie roślinności. Wyniki i ich omówienie Badane płaty roślinności różnią się ze względu na udział gatunków charakteryzujących się określonymi wartościami wskaźnika granulometrycznego (Zarzycki i in. 2004). Największą średnią wartość wskaźnika granulometrycznego gleby D stwierdzono w płatach zdominowanych przez Lotus corniculatus, a najmniejszą w płatach zdominowanych przez Centaurea stoebe, natomiast średnia wartość wskaźnika zawartości materii organicznej w glebie H była największa w płatach zdominowanych przez Lotus corniculatus i Erigeron annuus, a najmniejsza w płatach zdominowanych przez Centaurea stoebe, Chamenerion palustre i Melilotus albus. Stwierdzono pozytywną korelację między zawartości materii organicznej w glebie H, a biomasą gatunku dominującego w badanych płatach. Nie stwierdzono zależności między biomasą roślin towarzyszących dominantowi w płacie a zawartością materii organicznej w glebie (H). Wskaźnik zawartości materii organicznej (H) w glebie jest istotnie i pozytywnie skorelowany również z pokryciem dominanta (rs=0.24, p=0.0026) jak i pokryciem innych roślin towarzyszących dominatowi (rs=0.47, p<0.0001). W przypadku wskaźnika granulometrycznego gleby nie odnotowano takich zależności. Wnioski Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że istnieje zależność między gatunkiem dominanta, a składem granulometrycznym oraz zawartością materii organicznej w podłożu zwałów skały płonnej. Stwierdzono ponadto zależność między zawartością materii organicznej w podłożu a biomasą gatunku dominującego oraz innych gatunków towarzyszących dominantowi. Literatura 1. Bednarek R., Skiba S. 2015. Czynniki i procesy glebotwórcze. W: Andrzej Mocek (red.): Gleboznawstwo. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 68–98 2. Frouza J., Prach K., Pižla V., Háněla L., Starýa J., Tajovskýa K., Maternad J.,Balíka J.,Kalčíka J., Řehounková K., 2010, Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites. European Journal of Soil Biology 44, 109-121 3. Kabała C. 2015. Morfologia gleb. W: Andrzej Mocek (red.): Gleboznawstwo. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, , s. 99–130 4. Zarzycki K., Trzcińska-Tacik H., Różański W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U. 2004. Ekologiczne liczby wskaźnikowe roślin naczyniowych Polski. (red.). Kraków: Instytut Botaniki im. Władysława Szafera PAN, seria: Biodiversity of Poland Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 21 Granulometric composition of the soil diversifies the vegetation cover of post coal mine sites Artur ARCISZEWSKI1, Damian CHMURA2, Agnieszka BŁOŃSKA1, Edyta SIERKA1, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA1, Magdalena RÓŻYCKA1, Justyna TARASIEWICZ1, Franco MAGURNO1, Gabriela WOŹNIAK1 1Departament of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2Institute for Environmental Protection and Engineering, Academy of Humanities and Sciences in Bielsko-Biała, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała; e-mail: gabriela.wozniak@us.edu.pl Introduction Granulometric composition influences the physico-chemical properties of the soil such as: pH, soil density, water capacity, soil cation-exchange capacity and oxydo-reduction properties (Bednarek Skiba 2015; Kabała 2015). A number of studies have been conducted by agricultural and horticultural scientists to investigate the soil granulometric properties most suitable for the growth of plants. The relationship between soil granulometry and spontaneously developed vegetation on sites transformed or created by humans is much less well studied. Knowledge about the relationship between the spontaneously developing vegetation and the soil grain size might be crucial for the efficient planning and processing of reclamation work (Frouz et al. 2008). Aims of the work To investigate the relationship between soil granulometry and the structure of the spontaneously developed vegetation (the dominant species, the amount of biomass and the abundance of plant species) on sites transformed by humans. Results and discussion The analysis performed using Zarzycki indicator values (Zarzycki et al. 2004) as predictors of the soil substratum granulometry revealed that the vegetation patches studied are different in terms of these indicator values. The highest mean value of the granulometry indicator was calculated for the patches dominated by Lotus corniculatus. This species forms a vegetation type that is related to fine material. The lowest mean values of the soil granulometry indicator were calculated for the patches dominated by Centaurea stoebe, Chamenerion palustre and Melilotus albus. Species that form these patches occur more often on coarse substratum. A positive Spearman rank correlation was found between the content of organic matter and the biomass (rs=0.47, p<0.0001) as well as cover abundance of dominant species (rs=0.24, p=0.0026) in the studied vegetation patches. No relationship was found between the value of the indicator for content of organic matter and the biomass of accompanying species. Conclusions These results suggest that the granulometric composition of the substratum and amount of soil organic matter diversify the vegetation patches on coal mine spoil heaps. Positive relationships were found between biomass of the dominant species and the amount of organic matter in the substratum in vegetation patches on coal mine spoil heaps. References 1. Bednarek R., Skiba S. 2015. Czynniki i procesy glebotwórcze. W: Andrzej Mocek (red.): Gleboznawstwo. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 68–98 2. Frouza J., Prach K., Pižla V., Háněla L., Starýa J., Tajovskýa K., Maternad J.,Balíka J.,Kalčíka J., Řehounkováb K., 2010, Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites. European Journal of Soil Biology, 44, 109-121 3. Kabała C. 2015. Morfologia gleb. W: Andrzej Mocek (red.): Gleboznawstwo. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, , s. 99–130 4. Zarzycki K., Trzcińska-Tacik H., Różański W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U. 2004. Ekologiczne liczby wskaźnikowe roślin naczyniowych Polski. (red.). Kraków: Instytut Botaniki im. Władysława Szafera PAN, seria: Biodiversity of Poland INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 22 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Rola wybranych czynników biotycznych w zróżnicowaniu płatów roślinności na zwałowiskach odpadów pogórniczych Łukasz RADOSZ1, Damian CHMURA2, Adam ROSTAŃSKI1, Agnieszka BŁOŃSKA1, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA1, Edyta SIERKA1, Franco MAGURNO1, Seweryn MACURA1, Adam PIWOWARCZYK1 Gabriela WOŹNIAK1 1Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2 Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała; e-mail: lukasz.radosz@onet.eu Wstęp Znaczenie różnorodności biologicznej dla funkcjonowania ekosystemów podkreślane było w wielu pracach (Lavergne i in. 2010). Jednak mechanizmy wzajemnych zależności pomiędzy poszczególnymi poziomami troficznymi są słabiej poznane. W ekosystemach zmienionych i przekształconych przez człowieka nie wiadomo nic na ich temat, a ich poznanie może mieć duże znacznie praktyczne w planowaniu i realizowaniu prac rekultywacyjnych. Jednym z czynników warunkujących wzrost roślin oraz ich odporność na stres, jest aktywność organizmów glebowych (Frouz i in. 2008). Wpływa ona w znaczący sposób na funkcjonowanie ekosystemów lądowych. Kluczowe zadanie mezofauny polega na rozdrabnianiu, humifikowaniu i mineralizacji martwej materii organicznej. Wpływa ona na przestrzenne przemieszczanie się substancji glebowej, zarówno mineralnej, jak i organicznej, tym samym przyczyniając się do rozprzestrzeniania się mikroorganizmów, bakterii i grzybów (Kasprzak 1971). Cele pracy Celem pracy było sprawdzenie czy istnieją różnice w liczebności wazonkowców i nicieni w płatach roślinności zdominowanych przez wybrane gatunki roślin zielnych na zwałowiskach skały płonnej. Sprawdzenie czy liczebność mezofauny (odpowiednio nicieni i wazonkowców) jest związana z różnorodnością gatunkową. Wyniki i ich omówienie Porównanie płatów zdominowanych przez różne gatunki roślin zielnych nie wykazało różnic w liczebności nicieni (Kruskal-Wallis test 1,9432, df = 4, p = 0.7462) oraz wazonkowców (11,374, df = 12, p = 0.4972). Wykazano istotną, pozytywną korelację między liczbą nicieni, a procentowym pokryciem gatunków dominujących roślin (rs=0.49, p<0.05). Również istotną statystycznie zależność wykazano między łącznym pokryciem roślin i mchów a liczebnością nicieni (rs=0,5, p<0.05). Stwierdzono istotną statystycznie korelację między 1)pokryciem gatunków dominujących, a liczebnością wazonkowców (rs=0.54, p<0.01), a także 2) między suchą masą pozostałych roślin, a liczebnością wazonkowców (rs=0.45, p<0.05) oraz 3)procentowym pokryciem roślin zielnych, a liczebnością wazonkowców (rs=0.59, p<0.01). Stwierdzono marginalnie istotną zależność między różnorodnością gatunkową płatów roślinności, mierzoną wartością wskaźnika Shannona- Wiener’a a liczebnością wazonkowców (rs=0.31, p=0.05). Wnioski Nie wykazano istotnych różnic w liczebności nicieni w płatach zdominowanych przez różne gatunki roślin zielnych. Stopień procentowego pokrycia gatunku dominującego, łączne procentowe pokrycie roślin i mchów, wielkość suchej masy, pokrycie ogólne roślin zielnych istotnie wpływa na liczbę wazonkowców. Literatura 1. Kasprzak. K. 1971. Wazonkowce (Oligochaeta, Enchytraeidae), Warszawa 2. Lavergne S., Mouquet N., Thuiller W, and Ronce O. 2010. Evolutionary and Ecological Responses of Species and Communities. Annual Review of ecology and Evolution and systematics 41: 321-350 3. Frouza J., Prach K., Pižla V., Háněla L., Starýa J., Tajovskýa K., Maternad J.,Balíka J.,Kalčíka J., Řehounkováb K. 2008. Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites. European Journal of Soil Biology 44:109-121 Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 23 The role of selected biotic factors in the differentiation of plant patches in post- industrial landfill sites Łukasz RADOSZ1, Damian CHMURA2, Adam ROSTAŃSKI1, Agnieszka BŁOŃSKA1, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA1, Edyta SIERKA1, Franco MAGURNO1, Seweryn MACURA1, Adam PIWOWARCZYK1 Gabriela WOŹNIAK1 1Departament of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2Institute for Environmental Protection and Engineering, Academy of Humanities and Sciences in Bielsko-Biała, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała; e-mail:lukasz.radosz@onet.eu Introduction The importance of biodiversity for ecosystem functioning has been emphasized in many papers (Lavergnei et al. 2010). However, the mechanisms of interdependence among different trophic levels are little understood. In ecosystems which have been altered and transformed by human activity such knowledge would be of a great practical importance in planning and reclamation practice. Plant (vegetation) growth and its resistance to stress is determined by the activity and diversity of soil organisms (Frouz et al. 2008). Soil animals constitute a significant impact on the functioning of soil-land ecosystems. It affects the spatial movement of the soil material, both mineral and organic, thereby contributing to the spread of microorganisms, bacteria and fungi (Kasprzak 1971). The key task of mesofauna is to crush, humify and mineralize dead organism to organic matter. Aims of the work To investigate whether there are differences in the number of Enchytraeidae and <a href="/tags/Nematode/" rel="tag">Nematodes</a> in soil substratum collected from underneath patches of vegetation dominated by selected herbaceous species on coal mine waste sites. Results and discussion Comparison of patches dominated by different herbaceous species did not show any differences in the number of nematodes (Kruskal-Wallis test 1.9432, df = 4, p = 0.7462) and vetiver species (11.374, df = 12, p = 0.4972). A significant positive Spearman rank correlation was found between the number of nematodes and the percentage cover of dominant plant species (rs=0.49, p<0.05). Also, statistically significant correlations were found between total plant cover and moss and <a href="/tags/Nematode/" rel="tag">nematode</a> abundance (rs=0,5, p<0.05). There was a statistically significant correlation between 1) the cover of the dominant species and the number of vetiver species (rs=0.54, p<0.01) and 2) between the dry weight of the accompanying plants and the number of vetiver species (rs=0.45, p<0.05), also 3) percentage cover of herbaceous plants and the number of vetiver species (rs=0.59, p<0.01). There was a negligible correlation between the species diversity of flora species, measured by the Shannon- Wiener Index and the number of vetiver species (rs=0.31, p=0.05). Conclusions No significant differences were found in the number of nematodes in patches dominated by various herbaceous species. The percentage cover of the dominant species, total percentage cover of plants and mosses, the dry matter content and the general cover of herbaceous plant species significantly affected the number of vetiver species. References 1. Kasprzak. K. 1971. Wazonkowce (Oligochaeta, Enchytraeidae), Warszawa 2. Lavergne S., Mouquet N., Thuiller W, and Ronce O. 2010. Evolutionary and Ecological Responses of Species and Communities. Annual Review of ecology and Evolution and systematics 41: 321-350 3. Frouza J., Prach K., Pižla V., Háněla L., Starýa J., Tajovskýa K., Maternad J.,Balíka J.,Kalčíka J., Řehounková K. 2008. Interactions between soil development, vegetation and soil fauna during spontaneous succession in post mining sites. European Journal of Soil Biology 44:109-121 INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 24 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Zróżnicowanie florystyczne roślinności zdominowanej przez wybrane gatunki roślin zielnych na zwałowiskach odpadów pogórniczych Katarzyna RADECKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: katarzyna_1406@o2.pl; agnieszka.kompala-baba@us.edu.pl Wstęp Zwałowiska karbońskiej skały płonnej powstające po wydobyciu węgla kamiennego, charakteryzują się trudnymi warunkami (silne nasłonecznienie, niedobór wody oraz składników pokarmowych, zasolenie, gruboziarniste podłoże), które utrudniają rekultywację tych terenów, czy ich docelowe zagospodarowanie. Ważne wydaje się więc obok wykonania technicznych zabiegów rekultywacji poznanie procesów przyrodniczych, w tym zróżnicowania roślinności, która spontanicznie rozwija się na danym terenie w aspekcie wykorzystania danych na temat biologii gatunków w skutecznej rekultywacji tych terenów (Woźniak 2010). Cele pracy Przedstawienie zróżnicowania florystycznego fitocenoz występujących na zwałowiskach karbońskiej skały płonnej oraz określenie czynników, które odpowiadają.za ich zróżnicowanie Wyniki i ich omówienie Klasyfikacja danych florystycznych z 144 poletek badawczych pozwoliła na wyróżnienie 9 typów zbiorowisk, w których gatunkami diagnostycznymi a często dominantami czy współdominantami były gatunki rodzime (Chamaenerion palustre, Daucus carota, Centaurea stoebe, Lotus corniculatus, Tussilago farfara, Melilotus alba) lub obce (Erigeron annuus, Matricaria maritima subsp. inodora, Solidago gigantea). Poszczególne typy zbiorowisk różniły się udziałem ilościowym i jakościowym gatunków reprezentujących różne grupy siedliskowe oraz pod względem preferencji siedliskowych budujących je gatunków. Analiza DCA z pasywnie nałożonymi wartościami wskaźników Ellenberga wykazała gradient związany ze światłem, składem granulometrycznym podłoża, odczynem, wilgotnością gleby oraz zawartością humusu. Natomiast II oś DCA była istotnie skorelowana z odczynem gleby oraz produktywnością (Ellenberg i in. 1992). Istotne różnice pod względem wartości wskaźnika wilgotności (F) stwierdzono pomiędzy zb. Solidago gigantea a zb. Tussilago farfara. W składzie pierwszego wyższy udział mają gatunki przywiązane do podłoży silnie wilgotnych, natomiast w przypadku zb. Tussilago farfara przeważają gatunki preferujące miejsca suche. Gatunki budujące zb. Centaurea stoebe preferują siedliska silnie nasłonecznione, natomiast kompozycję florystyczną zb. Matricaria maritima subsp. inodora tworzą głównie gatunki cieniolubne. Pod względem wartości wskaźnika żyzności (N), największe różnice wykazuje zb. Erigeron annuus (przeważają gatunki preferujące miejsca zasobne w N) w porównaniu ze zb. Chamaenerion palustre (kompozycję florystyczną zb. tworzą gatunki przywiązane do siedlisk mniej żyznych). Pod względem wartości wskaźnika kwasowości (R), zb. Chamaenerion palustre w porównaniu do zb. Lotus corniculatus wyróżnia się wysokim udziałem gatunków preferujących silnie zasadowy odczyn podłoża. Istotne różnice odnotowano między zb., w których dominantami były Erigeron annuus i Lotus corniculatus (przeważają w nich gatunki preferujące wyższą zawartość humusu) a zb. z Centaurea stoebe, Melilotus alba oraz Chamaenerion palustre, w których składzie florystycznym występują gatunki przywiązane do podłoży mniej zasobnych w materię organiczną. Przy wskaźniku granulometrycznym gleby (D), istotne różnice wykazano pomiędzy zb. Matricaria maritima subsp. inodora (gatunki budujące to zb. preferują w większości gliny piaszczyste i utwory pylaste), a zb. Centaurea stoebe (gatunki związane z bardziej gruboziarnistym podłożem). Wnioski W oparciu o kryterium florystyczne wyróżniono 9 typów roślinności i wykazano różnice w preferencjach siedliskowych tworzących je gatunków względem. Dzięki uzyskanej w trakcie badań wiedzy tereny poprzemysłowe, charakteryzujące się często niską wartością przyrodniczą i produkcyjną, mogą nabrać różnorodnych walorów przyrodniczych, czy też np. estetycznych. Literatura 1. Woźniak G. 2010. Zróżnicowanie roślinności na zwałach pogórniczych Górnego Śląska. Diversity of vegetation on coal-mine heaps of the Upper Silesia (Poland). Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków 2. Ellenberg H, Weber H E, Düll R, Wirth V, Werner W, Paulissen D. 1992. Zeigewerte von Pflanzen in Mitteleuropa. Scripta Geobotanica 18: 1-258. Universität Göttingen, Göttingen Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 25 Floristic diversity of vegetation dominated by selected species on coal-mine spoil heaps Katarzyna RADECKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK Departament of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice,e-mail: katarzyna_1406@o2.pl; agnieszka.kompala-baba@us.edu.pl Introduction Coal mine spoil heaps are characterized by harsh conditions such as strong isolation, scarcity of water and nutrients, salinity, coarse substrate, that hinder the reclamation of these areas. It is important to gain knowledge about natural processes and the vegetation, which develops spontaneously in a given area in order to use it in effective reclamation of degraded areas (Woźniak 2010). Aims of the work To demonstrate floristic diversity within phytocoenoses dominated by selected annual or perennial species on coal-mine spoil heaps and to investigate the factors which are responsible for this diversity. Results and discussion Classification of the collected floristic data (144 sample plots) allowed us to distinguish 9 types of plant communities, in which dominants or co-dominants were native species (Chamaenerion palustre, Daucus carota, Centaurea stoebe, Lotus corniculatus, Tussilago farfara, Melilotus alba) or species of foreign origin (Erigeron annuus, Matricaria maritima subsp. inodora, Solidago gigantea). The types of vegetation differed from each other in terms of the quantitative and qualitative share of species representing different ecological groups and having different ecological preferences. DCA analysis with passively projected Ellenberg’s indicator values showed gradient connected with light, granulometric composition, soil reaction, moisture and humus content (Ellenberg et al. 1992). Significant differences were found between the Solidago gigantea community and that of the Tussilago farfara community in terms of soil moisture. The floristic composition of the first one is composed mainly of species preferring strongly moist soils, while the species in the Tussilago farfara community prefer dry soils. Species that make up the Centaurea stoebe community prefer highly insolated habitats, while the floristic composition of the Matricaria maritima subsp. inodora community is mainly composed of species preferring shaded sites. The Erigeron annuus community is composed mostly of species preferring soils rich in N in comparison with the Chamaenerion palustre community who’s floristic composition is made up of species confined to less fertile habitats. In terms of soil acidity (R), the Chamaenerion palustre community, in comparison with the Lotus corniculatus community, is distinguished by a higher share of species that prefer strongly alkaline soils. Significant differences were found between communities in which the dominants were Erigeron annuus or Lotus corniculatus (most species prefer a substratum with higher humus content) from the communites of Centaurea stoebe , Melilotus alba and Chamaenerion palustre , whose floristic composition is made up of species confined to less organic substrates. Significant differences were found between the communities of Matricaria maritima subsp. inodora and Centaurea stoebe in terms of granulometric composition of the substratum. The community of Matricaria maritima subsp. inodora is composed of species that prefer mostly sandy clays and dusty plastics, whereas the species of the Centaurea stoebe community are confined to more coarse substrata. Conclusions Based on their floristic criterion 9 types of vegetation were distinguished that differed in terms of the ecological preferences of their constituents in terms of light, moisture, acidity, organic matter content and granulometric composition. Owing to the knowledge gathered on their vegetation diversity, post-industrial sites areas often characterized by low natural values but can take a variety of natural or aesthetic values and can provide a variety of ecological services. References 1. Woźniak G (2010) Zróżnicowanie roślinności na zwałach pogórniczych Górnego Śląska. Diversity of vegetation on coal-mine heaps of the Upper Silesia (Poland). Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków 2. Ellenberg H, Weber H E, Düll R, Wirth V, Werner W, Paulissen D (1992) Zeigewerte von Pflanzen in Mitteleuropa. Scripta Geobotanica 18: 1-258. Universität Göttingen, Göttingen INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 26 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Zróżnicowanie florystyczne płatów zdominowanych przez trawy na zwałowiskach karbońskiej skały płonnej Karolina RYŚ, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Gabriela WOŹNIAK Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagillońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: agnieszka.kompala-baba@us.edu.pl, tel. 32 2009 465 Wstęp Intensywny rozwój górnictwa węgla kamiennego, trwający od XVII w., przyczynił się do znacznego przeobrażenia naturalnych elementów środowiska przyrodniczego oraz doprowadził do powstania nowych sztucznych form antropogenicznych, takich jak zwałowiska odpadów pogórniczych (Maciak 2003). Ważną rolę w zasiedlaniu tych terenów pełnią trawy (Rostański i Woźniak 2007). Posiadają one znaczne możliwości adaptacji do różnych, często skrajnych, warunków siedliskowych, co zwiększa ich sukces kolonizacyjny, dlatego są niezwykle przydatne w rekultywacji nieużytków poprzemysłowych (Frey 2000). Cele pracy Przedstawienie zróżnicowania florystycznego fitocenoz zdominowanych przez wybrane gatunki traw na zwałowiskach karbońskiej skały płonnej oraz określenie czynników odpowiadających za to zróżnicowanie. Wyniki i ich omówienie W wyniku hierarchicznej klasyfikacji 70 poletek badawczych wyróżniono 5 grup zbiorowisk z dominacją różnych gatunków traw takich jak: trzcinnik piaskowy (Calamagrostis epigejos); wiechlina spłaszczona (Poa compressa); kostrzewa czerwona (Festuca rubra); kostrzewa trzcinowata (Festuca arundinacea); trzcina pospolita (Phragmites australis). W wyróżnionych fitocenozach odnotowano od 3 do 15 gatunków diagnostycznych z wysoką wiernością (phi > 50) do danego zbiorowiska i były to: Festuca rubra, Festuca arundinacea, Poa compressa czy Phragmites australis. Poszczególne grupy zbiorowisk różniły się udziałem ilościowym i jakościowym gatunków reprezentujących różne grupy siedliskowe. W płatach zbiorowisk zFestuca rubra czy F. arundinacea wyższy udział w pokryciu miały gatunki łąkowe, w płatach z dominacją Poa compressa gatunki murawowe a w płatach zbiorowiska z Calamagrostis epigejos wieloletnie gatunki ruderalne. Analiza DCA z wykorzystaniem pasywnie nałożonych liczb Ellenberga wykazała zróżnicowanie roślinności związane z nasłonecznieniem (L) oraz żyznością podłoża (N) (wzdłuż I osi DCA) oraz wilgotnością (F) (wzdłuż II osi DCA). Porównując poszczególne zbiorowiska pod względem wskaźników liczbowych Ellenberga wykazano, że istotnie różnią się zbiorowiska Phragmites australis ze względu na preferencje siedliskowe gatunków względem wilgotności, wyższej zasobności w składniki pokarmowe i przywiązanie gatunków do miejsc ocienionych. Istotne różnice pod względem wartości wskaźnika świetlnego (L) i wskaźnika wilgotności (F) wystąpiły pomiędzy zbiorowiskiem Phragmites australis, a zbiorowiskami, gdzie pokrycie powyżej 20% osiągały takie gatunki jak: Poa compressa i Festuca rubra. W składzie florystycznym zbiorowisk z wiechliną spłaszczoną oraz kostrzewą czerwoną przeważały gatunki preferujące pełne światło i suchsze podłoża. Natomiast kompozycję florystyczną zbiorowiska z trzciną pospolitą tworzą gatunki preferujące miejsca bardziej ocienione, i wilgotne. Pod względem wskaźnika żyzności N, istotne różnice wystąpiły w płatach z dominacją Phragmites australis, w których odnotowano gatunki siedlisk zasobniejszych w azot a zbiorowiskami, gdzie dominantami były Poa compressa, Festuca rubra, F. arundinacea (preferujące miejsca mniej zasobne w azot). Pod względem wskaźnika odczynu gleby (R) w płatach zbiorowiska z luźnokępową trawą Poa compressa wyższy udział mają gatunki preferujące podłoża zasadowe w porównaniu z fitocenozami, którym fizjonomię nadają Festuca rubra, Festuca arundinacea czy Phragmites australis. Wnioski W oparciu o kryterium florystyczne wyróżniono 5 zbiorowisk roślinnych zdominowanych przez gatunki traw i budowane przez gatunki o zróżnicowanych preferencjach względem nasłonecznienia, wilgotności oraz żyzności podłoża, produktywności. Znajomość biologii i ekologii gatunków traw, jak również reguł zrzeszania się gatunków w zbiorowiskach roślinnych może być wykorzystana w rekultywacji terenów poprzemysłowych. Literatura 1. Frey L. 2000. Trawy niezwyciężone (wybrane zagadnienia z historii, taksonomii i biologii Poaceae). Łąkarstwo w Polsce 3, 9-20 2. Maciak F. 2003. Ochrona i rekultywacja środowiska. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 3. Rostański A., Woźniak G. 2007. Trawy (Poaceae) występujące spontanicznie na terenie nieużytków poprzemysłowych. Fragm. Flor. Geobot. Polonica Suppl. 9: 31-42 Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 27 Floristic differentiation of vegetation dominated by selected grass species on coal-mine spoil heaps Karolina RYŚ, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Gabriela WOŹNIAK Departament of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice;e-mail: karolina_rys@onet.pl; agnieszka.kompala-baba@us.edu.pl Introduction Intense development of coal mining that started in the 17th century has contributed to significant transformations of the natural environment and has resulted in the emergence of new anthropogenic forms, such as mine waste dumping areas (Maciak, 2003). Grasses play an important role in the colonization of such areas is (Rostański and Woźniak, 2007). They have a lot of morphological, physiological and ecological traits that enable them to adapt to often extreme habitat conditions, thus grasses can be very useful when planning reclamation works on post-industrial wastelands (Frey 2000, Woźniak 2010). Aims of the work To present the floristic differentiation of phytocoenoses dominated by selected grass species on waste heaps of carboniferous gangue, and to determine which factors are responsible for this differentiation. Results and discussion Hierarchical classification of 70 sample plots enabled us to distinguish 5 groups (clusters) of communities dominated by grasses such as wood small-reed (Calamagrostis epigejos); flattened meadow-grass (Poa compressa); red fescue (Festuca rubra); tall fescue (Festuca arundinacea) and common reed (Phragmites australis). From 3 to 15 diagnostic species were found in each community. High fidelity (phi > 50) to a given community had such grass species as: Festuca rubra, Festuca arundinacea, Poa compressa or Phragmites australis. Communities differed in terms of their quantitative and qualitative share of species representing various ecological groups. In plant communities with a higher abundance of Festuca rubra or F. arundinacea more meadow species were present. In communities dominated by Poa compressa more grassland species were present. In contrast in the Calamagrostis epigejos community more perennial ruderal species were found. The DCA analysis with passively projected mean Ellenberg’s Indicator Values calculated for sample plots showed a differentiation in vegetation connected with light (L) and soil fertility (N) (along I DCA axis) and moisture (F) (along II DCA axis). Species occurring in the Phragmites australis community prefer soils richer in nitrogen and sites with lower insolation. Significant differences were detected between the Phragmites australis community and patches with abundances of more than 20% of the species Poa compressa and Festuca rubra. The floristic composition of patches with Poa compressa and Festuca rubra was comprised of species with a preference for full light and dry soils. In contrast, the florist composition of communities with common reed Phragmites australis consist of species that prefer shady places and wet soils. Significant differences were found in the floristic composition of the Phragmites australis community, in which species occur which demand more nitrogen, whereas the majority of species in communities dominated by Poa compressa, Festuca rubra, F. arundinacea prefer a lower nitrogen concentration in the soil. In comparison phytocoenoses with a high abundance of Festuca rubra, Festuca arundinacea or Phragmites australis in the floristic composition of Poa compressa community more species that prefer alkaline soils were f. Conclusions Based on the floristic criterion, 5 plant communities dominated by different grass species were distinguished. Apart from diagnostic species, communities differ in their quantitative and qualitative share of species belonging to different ecological groups (meadow, segetal, ruderal, grassland) and their preferences in terms of light, moisture, soil fertility and productivity. Knowledge of the biology and ecology of grass species, as well as, on the community assembly rules may be used in the reclamation of these discussed areas. References 1. Frey L. 2000. Trawy niezwyciężone (wybrane zagadnienia z historii, taksonomii i biologii Poaceae). Łąkarstwo w Polsce 3, 9-20 2. Maciak F. 2003. Ochrona i rekultywacja środowiska. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 3. Rostański A, Woźniak G. 2007. Trawy (Poaceae) występujące spontanicznie na terenie nieużytków poprzemysłowych. Fragm. Flor. Geobot. Polonica Suppl. 9: 31-42 INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 28 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Biomasa wybranych gatunków roślin naczyniowych występujących na zwałowiskach odpadów pogórniczych w zależności od warunków siedliskowych Dominika PIETRZYBA1, Damian CHMURA2, Andrzej PASIERBIŃSKI1, Agnieszka BŁOŃSKA1, Edyta SIERKA1, Teresa NOWAK1, Marta REIMANN1, Dominik PŁONKA1, Gabriela WOŹNIAK1 1Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice, 2Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała; e-mail: gabriela.wozniak@us.edu.pl Wstęp Biomasa to substancja organiczna, która powstaje w wyniku procesu fotosyntezy (Wisz, Matwiejew 2005). Na produkcję biomasy ma wpływ wiele czynników, takich jak np. właściwości gleby, faza rozwojowa rośliny i odporność na szkodniki. Wpływ czynników siedliskowych na produkcje biomasy był przedmiotem licznych badań (Rydałowski 2013). Jedną z najczęściej dyskutowanych w literaturze jest zależność pomiędzy biomasą, a różnorodnością biologiczną. W systemach naturalnych jest negatywnie skorelowana (trade off) (Lasky i in. 2014). Natomiast brak jest danych dotyczących zależności pomiędzy biomasą roślin, a parametrami różnorodności biologicznej, w obrębie płatów roślinności spontanicznie rozwijającej się na siedliskach przekształconych i/lub stworzonych przez człowieka tak jak np. zwałowiska odpadów pogórniczych. Cele pracy Praca ma na celu pokazanie, 1) czy i jak różni się biomasa powstająca w płatach roślinności zdominowanych przez różne gatunki roślin naczyniowych, 2) czy i które czynniki siedliskowe oraz parametry różnorodności biologicznej, wpływają na zróżnicowanie produkcji biomasy wybranych gatunków roślin naczyniowych, w płatach roślinności spontanicznie rozwijającej się na zwałowiskach pogórniczych. Wyniki i ich omówienie Stwierdzono, że świeża biomasa (X2 =101, df = 11, p<0,0001) jak i sucha biomasa (X2 = 141,5, p<0,0001) gatunków dominujących różni się między analizowanymi gatunkami dominującymi. Największą biomasę stwierdzono w płatach zdominowanych przez Phragmites Australis, a najmniejszą w płatach z dominacją Poa compressa. Podobne wyniki uzyskano w odniesieniu do suchej biomasy. Przeprowadzone analizy wykazały, że sucha biomasa gatunków dominujących jest ujemnie skorelowana z wartościami badanych wskaźników różnorodności odpowiednio: D,E,H (rs=-0,43, -0,53, -0,32, p<0,0001) oraz z wilgotnością gleby (rs=-0,14, p=0,01). Najwyższą wartość wskaźnika jednorodności gatunkowej (E) odnotowano w płatach zdominowanych przez Daucus carota i Poa compressa (0,74 i 0,73), a najmniejszą w płatach zdominowanych przez odpowiednio: Calamagrostis epigeios i Tussilago farfara (0,60 i 0,64). Najwyższą wartość wskaźnika Shannona-Wienera (H) odnotowano w płatach Poa compressa (1,98) i Daucus carota (1,82), istotnie mniejszą u Calamagrostis epigejos (1,43), a najmniejszą w płatach Tussilago farfara (1,33). Średnio najwięcej gatunków towarzyszących (M = 14) występowało w płatach z dominacją Poa compressa i Daucus carota (12) Calamagrostis epigejos (11) a najmniej w płatach z Tussilago farfara (8). Wnioski Wstępne analizy wydają się wskazywać, że na siedliskach przekształconych i/lub stworzonych przez człowieka, takich jak zwałowiska odpadów pogórniczych, ma zastosowanie reguła mówiąca o tym, że produkcja biomasy gatunku dominującego jest tym większa im mniejsza jest różnorodność biologiczna. Uzyskane wyniki wskazują również, że biomasa jest wyższa gdy siedlisko jest suchsze. Literatura 1. Wisz J., Matwiejew A. 2005. Biomasa – badania w laboratorium w aspekcie przydatności do energetycznego spalania. Energetyka. 2. Lasky J. R., Uriarte M., Boukili V. K., Erickson D. L., Kress W. J., Chazdon R. L. 2014. The relationship between tree biodiversity and biomass dynamic changes with tropical forest succession. Ecology letters 17(9): 1158–1167 3. Rydałowski M. 2013. Wpływ poziomu wody gruntowej i wilgotności gleby piaszczystej na roczne przyrosty biomasy wierzby wiciowej w świetle badań lizymetrycznych. Woda–Środowisko–Obszary Wiejskie. T. 13. Z. 4(44) s. 115-128 Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 29 Biomass of selected vascular plant species occurring on post–mining waste heaps depending on habitat conditions Dominika PIETRZYBA1, Damian CHMURA2, Andrzej PASIERBIŃSKI1, Agnieszka BŁOŃSKA1, Edyta SIERKA1, Teresa NOWAK1, Marta REIMANN1, Dominik PŁONKA1, Gabriela WOŹNIAK1 1Department of Botany and Nature Protection; Faculty of Biology and Environmental Protection; Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2Institute for Environmental Protection and Engineering, Academy of Humanities and Sciences in Bielsko-Biała, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała; e-mail: gabriela.wozniak@us.edu.pl Introduction Biomass is an organic substance that is produced as a result of the process of photosynthesis (Wisz, Matwiejew 2005). Biomass production depend on many habitat factors such as soil properties, plant growth and pest resistance (Rydałowski 2013). One of the most discussed in the literature is the relationship between biomass and biodiversity. In natural systems it is negatively correlated (trade off) (Lasky i in. 2014). On man-made habitats such as, for example, post-mining waste dumps, there is no data on the relationship between plant biomass and biodiversity parameters within spatial patches of spontaneously growing vegetation. Aims of the work The work aimed to show 1) if biomass varies in patches of vegetation dominated by different species of vascular plants, 2) which habitat factors and biodiversity parameters influence the variety of biomass produced by selected species of vascular plants in spontaneously developed patches of vegetation on post-mining heaps. Results and discussion It was found that fresh biomass (Kruskal-Wallis test, X2 =101, df = 11, p<0.0001) as well as dry biomass (X2 = 141.5, p<0,0001) of dominant species is different in patches of the most frequent vegetation types. The highest biomass was found in patches dominated by Phragmites australis, and lowest in patches dominated by Poa compressa. Similar results have been obtained with respect to dry biomass. The Spearman rank correlation showed that the dry biomass of the dominant species is negatively correlated with the values of the tested diversity indices: D, E, H (rs=-0.43, -0.53, -0.32, p<0.0001) and with soil moisture (rs=-0.14, p=0.01). The highest value for the species homogeneity index (E) was recorded in patches dominated by Daucus carota and Poa compressa (0.74 and 0.73), and lowest in patches dominated by: Calamagrostis epigeios and Tussilago farfara (0.60 and 0.64)respectively. The highest value for the Shannon-Wiener (H) index was recorded in patches of Poa compressa (1.98) and Daucus carota (1.82), significantly less in Calamagrostis epigejos (1.43), and lowest in patches of Tussilago farfara (1.33). On average the highest number of accompanying species (N = 14) occurred in patches dominated by Poa compressa and Daucus carota (12) Calamagrostis epigejos (11) and lowest in patches with Tussilago farfara (8). Conclusions Preliminary analyzes revealed that in transformed habitats and on man-made sites such as post-mining waste biomass production of the dominant species is negatively correlated with biodiversity. The results also show that biomass is higher when the habitat is dry. References 1. Wisz J., Matwiejew A. 2005. Biomasa – badania w laboratorium w aspekcie przydatności do energetycznego spalania. Energetyka 2. Lasky J. R., Uriarte M., Boukili V. K., Erickson D. L., Kress W. J., Chazdon R. L. 2014. The relationship between tree biodiversity and biomass dynamic changes with tropical forest succession. Ecology letters 17(9): 1158–1167 3. Rydałowski M. 2013. Wpływ poziomu wody gruntowej i wilgotności gleby piaszczystej na roczne przyrosty biomasy wierzby wiciowej w świetle badań lizymetrycznych. Woda–Środowisko–Obszary Wiejskie. T. 13. Z. 4(44) s. 115–128 INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 30 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Dynamika składu funkcjonalnego roślinności na zwałach skały płonnej Mariia SAVKO, Gabriela WOŹNIAK Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody , Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: marysavko93@gmail.com; gabriela.wozniak@us.edu.pl Wstęp Górnictwo jest zaliczane do najważniejszych czynników antropogenicznych powodujących przekształcenie środowiska Wyżyny Śląskiej (Jing-Gang i in. 2006). Hałdy pozostałe po wydobyciu węgla kamiennego zostały uznane za bardzo wdzięczny obiekt do badania sukcesji pierwotnej, szczególnie ze względu na wielkie powierzchnie jakie zajmują i stosunkowo jednorodne podłoże. Sukcesja ekologiczna jest bardzo długotrwałym procesem, który w większości przypadkównie pozwala na obserwację przemian roślinności w wystarczająco długim czasie. W badaniu roślinności, podlegającej sukcesji, możliwe jest stosowanie analizy polegającej na porównaniu liczby i udziału gatunków o podobnych cechach morfologicznych, fizjologicznych, ekologicznych itp. Podstawą do tego typu analiz stanowi plant functional groups PFG – tzw. koncepcji grup funkcjonalnych roślin (Weiher i in. 1999), która umożliwia przeprowadzanie porównania płatów roślinności różniących się składzie gatunkowym (Box 1996; Duckworth i in. 2000). Cele pracy Celem niniejszej pracy jest poznanie zmian składu funkcjonalnego roślinności na zwałach karbońskich skał płonnych w czasie, w szczególności, ustalenie, jak zmienia się w czasie pokrycie gatunków o takich samych cechach, gatunków reprezentujących takie same grupy funkcjonalne. Wyniki i ich omówienie Dla potrzeb niniejszej pracy, grupa funkcjonalna roślin została zdefiniowana jako zbiór gatunków roślin wyróżniających się taką samą cechą: formą życiową, maksymalną wysokością, typem rozety liściowej, jej obecnością, sposobem zapylania, sposobem rozmnażania oraz długością życia. Stwierdzono występowanie czterech klas wiekowych: A – do 10 lat; B – od 11 do 30 lat; C – od 31 do 60 lat; D – ponad 60 lat. Do każdej klasy wieku są tabele z danymi o częstości występowania i sumie pokryć gatunków odnotowanych w poszczególnych poletkach. Wnioski Na omawianych terenach hałd powęglowych Wyżyny Śląskiej stwierdzono występowanie 100 gatunków roślin naczyniowych. Ukształtowana w wyniku procesu pierwotnej sukcesji szata roślinna charakteryzuje się zatem stosunkowo dużą bioróżnorodnością. Badania wykazały, że najczęściej występują gatunki o formie życiowej hemikryptofit oraz geofit, gdy w klasie D zwałów megafanerofity. Wykorzystując dla analizy podział badanej roślinności na grupy według wysokości można stwierdzić, że dla każdej klasy wiekowej zwałów charakterystyczne jest występowanie dużej ilości traw do 0,5m wysokości, lecz hałdy powyżej 60 lat są porośnięte bardziej roślinnością drzewiastą. Na podstawie badań stwierdzono, że gatunki z długimi międzywięźliami są najliczniejsze w każdej klasie wiekowej oprócz klasy III (C). Analiza gatunków roślin pod względem typu zapylania wykazała dużą różnorodność. Wiatropylne gatunki są jednak najczęstsze oraz ich liczba znacznie wzrasta z wiekiem badanych zwałów. Analiza procentowego pokrycia oraz częstości występowania gatunków różnego typu rozmnażania wykazała obecność roślin rozmnażających się przez nasiona, które z czasem zastępują gatunki z wegetatywnym sposobem rozmnażania. Opis roślinności terenu poprzemysłowego według klas wiekowych wykazał że ilość gatunków jednorocznych oraz dwuletnich zmniejsza się z wiekiem hałdy na korzyść roślin wieloletnich. Literatura 1. Jian-Gang Y., Wei F., Ling F., Yan C., Dong-Qing W., Zhong-Yi Y. 2006. Soil formation and vegetation establishment on the cliff face of abandoned quarries in the early stages of natural colonization. Restoration Ecology 3: 349-356 2. Weiher E., Werf A., Thompson K, Roderick M, Eriksson EGO. 1999. A Common Core List of Plant Traits for Functional Ecology. Journal of Vegetation Science 10:609-620 3. Box EO. 1996. Plant functional types and climate at the global scale. Journal of Vegetation Science 7: 309-320 4. Duckworth J.C., Kent M., Ramsay P.M. 2000. Plant functional types: an alternative to taxonomic plant community description in biogeography. Progress in Physical Geography 24: 515–542 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 31 The dynamics of the plant functional group concept vegetation on coal mine spoil heaps Mariia SAVKO, Gabriela WOŹNIAK Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; e-mail: marysavko93@gmail.com; tel.: +42 0735266588; gabriela.wozniak@us.edu.pl; tel.: +48 32 2009 451 Introduction Mining is one of the most important anthropogenic factors causing the transformation of the Silesian Uplands (Jian-Gang et al. 2006). The spoil tips after black coal extraction were considered to be a very pleasing object for ecological succession investigation, especially because of the large surfaces they occupy and the relatively homogeneous substrate. Ecological succession is a very long-lasting process, which in most cases does not allow observation of vegetation change in a sufficiently long time. During the research of vegetation typical to succession, it is possible to use the analysis involving the comparison of the number and participation of species with similar morphological, physiological, environmental features. The basis for of this type of analysis is plant functional groups theory PFG – concept of functional groups of plants (Weiher et al. 1999), which makes it possible to compare the vegetation of sites differing in species composition (Box 1996; Duckworth et al. 2000). Aims of the work The aim of this research is to study the changes in the functional composition of vegetation on coal mine spoil heaps over time, in particular, to determine how the species of the same functional groups are changing over time. Results and discussion For the purposes of this work, the functional group of plants has been defined as a set of plant species with the same characteristics: life form, maximum height, type of leaf rosette, its presence, type of pollination, way of reproduction and life span. There were four age classes: A – up to 10 years; B – from 11 to 30 years old; C – 31 to 60 years old; D – over 60 years. For each age class there are tables with data on frequency of occurrence and total cover of species recorded in individual plots. Conclusions There are 100 species of vascular plants found in the area of the Silesian Upland. As a result of the succession process, the vegetation cover is characterized by relatively high biodiversity. Research has shown that the most common species are the hemicryptofits and geophytes, when in the D class of megafanerophytes. Using the analysis of the distribution of the studied vegetation into groups by height, it can be stated that for each age class of dump is characterized by the presence of a large number of grasses to 0.5 m height, but heaps over 60 years are overgrown with more woody vegetation. On the basis of the study it was found that species with long internodes are the most numerous in every age group except Class III (C). The analysis of plant species according the way of pollination showed a great diversity. Species with pollination by wind are, however, the most common, and their number increases significantly with the age of the surveyed dumps. Analysis of percentage coverage and frequency of occurrence of species of different types of reproduction revealed the presence of plants reproducing by seeds, which over time replaced species with vegetative way of reproduction. The description of the vegetation of the postindustrial area by age has shown that the number of annual and biennial species decreases with the age of the heap in favor of perennial plants. References 1. Jian-Gang Y., Wei F., Ling F., Yan C., Dong-Qing W., Zhong-Yi Y. 2006. Soil formation and vegetation establishment on the cliff face of abandoned quarries in the early stages of natural colonization. Restoration Ecology 3: 349-356 2. Weiher E., Werf A., Thompson K, Roderick M, Eriksson EGO. 1999. A Common Core List of Plant Traits for Functional Ecology. Journal of Vegetation Science 10:609-620 3. Box E.O. 1996. Plant functional types and climate at the global scale. Journal of Vegetation Science 7: 309-320 4. Duckworth J.C., Kent M., Ramsay P.M. 2000. Plant functional types: an alternative to taxonomic plant community description in biogeography. Progress in Physical Geography 24: 515–542 32 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Aktywność dehydrogenazy i ureazy w płatach roślinności zdominowanych przez wybrane gatunki roślin naczyniowych na zwałach karbońskiej skały płonnej Mateusz ŁATKA, Wojciech BIERZA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Franco MAGURNO, Barbara TOKARSKA-GUZIK, Gabriela WOŹNIAK Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: gabreial.wozniak@us.edu.pl Wstęp Roślinność i jej skład gatunkowy, a w szczególności rośliny występujące obficie, wpływają na strukturę funkcjonalną zespołów mikroorganizmów obecnych w podłożu. Znajduje to odzwierciedlenie w aktywności enzymów glebowych uczestniczących w procesach mineralizacji (Waldrop i in. 2000). Jednym z nich jest ureaza, enzym zewnątrzkomórkowy, biorący udział w mineralizacji azotu w glebie oraz katalizujący rozkład mocznika do amoniaku i dwutlenku węgla poprzez hydrolizę wiązań C–N (Krajewska 2009). Dehydrogenazy natomiast, w przeciwieństwie do enzymów zewnątrzkomórkowych aktywnych w glebie, są nieaktywne poza komórkami drobnoustrojów, dlatego enzymy te są dobrym wskaźnikiem aktywności mikrobiologicznej gleby (Dick 1997). Cele pracy Celem pracy jest zbadanie czy istnieje zależność między aktywnością ureazy i dehydrogenazy: a gatunkiem dominującym w badanych płatach roślinności, – wartościami wskaźników różnorodności wyliczonych dla badanych płatach roślinności, – biomasą dominanta i całkowitą biomasą roślin w badanych płatach roślinności, – płatami roślinności pochodzącymi z poszczególnych zwałów. Wyniki i ich omówienie Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że jedynie w przypadku aktywności dehydrogenazy glebowej istnieją istotnie statystyczne zależności między aktywnością tego enzymu, a różnorodnością gatunkową wyrażoną wskaźnikiem Shannona-Wienera (współczynnik korelacji Pearsona r= (0,36); wskaźnikiem równomierności (evenness) (r = 0,30) i różnorodności Simpsona (r = 0,35), przy p<0,05) wyliczonymi dla płatów roślinności spontanicznie porastających zwały skały płonnej. Stwierdzono również istotne statystycznie zależności pomiędzy aktywnością dehydrogenazy a biomasą (0,35) i pokryciem dominanta (r=0,37) oraz całkowitą biomasą roślin (0,40) w badanych płatach. Natomiast aktywność ureazy nie koreluje z badanymi zmiennymi. Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w aktywności badanych enzymów pomiędzy płatami roślinności zdominowanymi przez wybrane gatunki tj. Calamagrostis epigejos, Poa comprressa i Daucus carota. Zaobserwowano natomiast istotne statystycznie różnice w aktywności dehydrogenazy w płatach roślinności pochodzącymi z różnych zwałów skały płonnej (Fw = 26,46; pw = 0,000). Wnioski Wzrost bioróżnorodności, a także biomasy roślin wpływał pozytywnie na aktywność dehydrogenazy w badanych płatach roślinności. Wykazany brak różnic aktywności obu badanych enzymów w glebach zebranych w płatach roślinności zdominowanych przez badane gatunki roślin, przy równoczesnym wykazaniu różnic w aktywności dehydrogenazy w glebach pobranych z różnych zwałów, co może świadczyć o tym, iż właściwości fizykochemiczne substratu glebowego na zwałach skały płonnej mają większy wpływ na aktywność enzymatyczną mikroorganizmów glebowych niż gatunek rośliny będący dominantem w danym płacie. Literatura 1. Waldrop M. P, Balser T. C., Firestone M. K. 2000. Linking microbial community composition to function in a tropical soil. Soil Biol. Biochem., 32: 1837-1846 2. Krajewska B. 2009. Ureases I. Functional, catalytic and kinetic properties: A review. J. Mol. Catal. B-Enzym., 59: 9–21 3. Dick R. P. 1997. Soil enzyme activities as integrative indicators of soil health. W: Pankhurst C., Doube B. M., Gupta V. V. S. R. [Ed.]. Biological indicators of soil health., pp. 121-156 Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 33 Dehydrogenase and urease activity in flora patches dominated by selected species of vascular plants on carboniferous gangue Mateusz ŁATKA, Wojciech BIERZA, Agnieszka BŁOŃSKA, Edyta SIERKA, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Franco MAGURNO, Barbara TOKARSKA-GUZIK, Gabriela WOŹNIAK Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: wozniak@us.edu.pl; tel.: +48 322009451 Introduction The vegetation and its component species , in particular the most abundant species, affect the functional structure of the microbial communities present in the soil. This is reflected in the activity of soil enzymes involved in the mineralization processes (Waldrop i in. 2000). One of these is urease, an extracellular enzyme involved in nitrogen mineralization in the soil and catalysing urea decomposition to ammonia and carbon dioxide by hydrolysis of C–N bonds (Krajewska 2009). Dehydrogenases, in contrast to the extracellular enzymes active in soil, are inactive outside of microbial cells, so these enzymes are a good indicator of soil microbial activity (Dick 1997). Aims of the work The aim of the study was to investigate whether there is a correlation between urease and dehydrogenase activity, the dominant species found, died . the values for diversity indices calculated, dominant biomass and total biomass of plants in the patches of vegetation studied . Results and discussion Based on the results obtained it can be concluded that only in the case of soil dehydrogenase activity, is there a statistically significant dependence between the activity of this enzyme and species diversity expressed by the Shannon-Wiener index (Pearson's correlation coefficient r = (0.36), the evenness index and Simpson's Index (r = 0.35), p <0.05) calculated for patches of spontaneous vegetation growing on gangue. Statistically significant dependences between dehydrogenase activity and biomass (0.35) and dominant cover abundances (r = 0.37) and total plant biomass (0.40) were observed. In contrast, urease activity did not correlate with the tested variables. There were no statistically significant differences in the activity of the enzymes tested between vegetation patches dominated by selected species, ie Calamagrostis epigejos, Poa compressa, and Daucus carota. There were statistically significant differences in dehydrogenase activity in the patches of vegetation originating from various gangue deposits (Fw = 26.46; pw = 0.000). Conclusions The increase in biodiversity as well as plant biomass positively influenced the activity of dehydrogenase in the vegetation patches studied. There was no difference in the activity of both enzymes in soils collected from vegetation patches dominated by the plant species examined. At the same time we found differences in dehydrogenase activity in soils taken from various heaps, which may indicate that the physicochemical properties of the soil substrate on the gangue has greater influence on the enzymatic activity of soil microorganisms than the dominant species of the vegetation. References 1. Waldrop M. P, Balser T. C., Firestone M. K. 2000. Linking microbial community composition to function in a tropical soil. Soil Biol. Biochem., 32: 1837-1846 2. Krajewska B. 2009. Ureases I. Functional, catalytic and kinetic properties: A review. J. Mol. Catal. B-Enzym., 59: 9–21 3. Dick R. P. 1997. Soil enzyme activities as integrative indicators of soil health. W: Pankhurst C., Doube B. M., Gupta V. V. S. R. [Ed.]. Biological indicators of soil health., pp. 121-156 INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 34 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Aktywność dehydrogenaz glebowych na terenach zurbanizowanych Katarzyna NOWAK, Ryszard CIEPAŁ Katedra Ekologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: ryszard.ciepal@us.edu.pl Wstęp Aktywność mikrobiologiczna stanowi główne źródło enzymów glebowych, dzięki czemu może być wskaźnikiem zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi (Bierza i in., 2012, Nadgórska-Socha i in., 2006). Spośród wielu enzymów obecnych w glebie, dehydrogenazy należące do klasy oksydoreduktaz, odgrywają ważną rolę w początkowych etapach utleniania materii organicznej, a ich aktywność może służyć jako wskaźnik jakości gleb oraz stopnia ich degradacji (Januszek i in., 2015, Oliveira, Pampulha, 2006). W literaturze wielu autorów wskazuje na wyraźny związek między inhibicją aktywności dehydrogenazy a zanieczyszczeniem gleby metalami ciężkimi (Bierza i in. 2012). Cele pracy Celem prezentowanych badań było określenie wpływu metali ciężkich i odczynu gleby na aktywność dehydrogenaz glebowych, z jednoczesnym wskazaniem stopnia degradacji gleb terenów zurbanizowanych. Próbki glebowe pobrane z wybranych 71 stanowisk w mieście Sosnowiec zbadano pod względem aktywności enzymatycznej (dehydrogenazy), posługując się zmodyfikowaną procedurą Casida i in. (1964) oraz koncentracji trzech metali ciężkich (Zn, Pb, Cd) według metody Ostrowskiej i in. (1991). Wyniki i ich omówienie Analiza wykazała różnorodny poziom aktywności dehydrogenaz glebowych w mieście Sosnowiec. Aktywność badanego enzymu mieściła się w przedziale od 20,24 ± 10,40 do 2862,48 ± 124,17 µg TPF g-1 16 h-1, przy czym średnia wartość wynosiła 333,39 µg TPF g-1 16 h-1. Najsłabszą aktywność dehydrogenaz stwierdzono w przypadku prób glebowych pochodzących z gruntów zlokalizowanych w bezpośrednim sąsiedztwie dróg, co prawdopodobnie wiąże się z zanieczyszczeniem gleby metalami ciężkimi, a także postępującą erozją gleby oraz niskim poziomem pokrywy roślinnej (Nadgórska-Socha i in. 2006). Najwyższy poziom aktywności enzymatycznej odnotowano dla terenów leśnych charakteryzujących się niskim stopniem zanieczyszczenia. Należy jednak zaznaczyć, iż w analizowanym mieście przeważają gleby zdegradowane o niskiej aktywności badanych enzymów. Ponadto, stwierdzono ujemną korelację pomiędzy aktywnością dehydrogenaz glebowych a odczynem i stężeniem wybranych pierwiastków śladowych (frakcja skażeniowa) w glebie. Wnioski Metale ciężkie powodują redukcję różnorodności i aktywności mikrobiologicznej w glebie, jednocześnie prowadząc do denaturacji i dezaktywacji enzymów glebowych. Badania potwierdziły, iż aktywność dehydrogenaz glebowych może stanowić istotny wskaźnik degradacji gleb spowodowanej wzrostem presji antropogenicznej. Literatura 1. Bierza W., Nadgórska-Socha A., Małkowska E., Ciepał R. 2012. Evaluation of the Soil Enzymes Activity as an Indicator of the Impact of Anthropogenic Pollution on the Norway Spruce Ecosystems in the Silesian Beskid. Ecological Chemistry and Engineering. A, 19(7), 699-717 2. Januszek K., Długa J., Socha J. 2015. Dehydrogenase activity of forest soils depends on the assay used. International Agrophysics, 29(1), 47-59 3. Nadgórska-Socha A., Łukasik I., Ciepał R., Pomierny S. 2006. Activity of selected enzymes in soil loaded with varied levels of heavy metals. Acta Agrophys, 8(3), 713-725 4. Schinner F, Orhlinger R, Kandeler E, Margensis R. Methods in biology. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag; 1995 5. Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z.: Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. Instytut Ochrony środowiska. Warszawa, 334- 340, 1991 6. Oliveira A., Pampulha, M. E. 2006. Effects of long-term heavy metal contamination on soil microbial characteristics. Journal of Bioscience and Bioengineering, 102(3), 157-161 7. Quilchano C., Marañón T. 2002. Dehydrogenase activity in Mediterranean forest soils. Biology and Fertility of Soils, 35(2), 102-107 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 35 Soil dehydrogenases activity of soils in an urban areas Katarzyna NOWAK, Ryszard CIEPAŁ Department of Ecology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: ryszard.ciepal@us.edu.pl Introduction Microbial activity is the main source of soil enzymes, therefore it can be indicator of soil contamination with heavy metals (Bierza et. al. 2012; Nadgórska-Socha et. al. 2006). Among the many enzymes present in soil, dehydrogenases belonging to the Oxidoreductase enzymes class, are involved in biological oxidation of soil organic matter, and their activity could be related to soil quality and degree of its degradation (Januszek et. al. 2015, Oliveira, Pampulha 2006). In literature, many authors emphasize significant correlation between inhibition of dehydrogenase activity and soil contamination with heavy metals (Bierza i in., 2012). Presented study is part of the master thesis entitled “Assessment of heavy metals loading in selected biotopes of Sosnowiec city based on analysis of plants and soil”. Aims of the work The purpose of presented study was to explore the effect of heavy metals and soil pH on activity of dehydrogenases, with simultaneous indication of degree of urbanized soils degradation. In the soil samples collected from 71 sites located evenly throughout the Sosnowiec city, enzymatic activity of dehydrogenase and concentration of three selected heavy metals such as Zn, Pb, Cd (contamination fraction) were determinated. Dehydrogenase activity (DHA) assay was measured following the modified method described by Casida et al. (1964) and elements content in the soil samples were estimated according to the method of Ostrowska et al. (1991). Results and discussion The analysis showed the different levels of soil dehydrogenase activity in Sosnowiec city. The activity of tested enzyme was in the range from 20,24 to 2862,48 µg TPF g-1 16 h-1, wherein the average value was 333,39 µg TPF g-1 16 h-1. The lowest activity of dehydrogenase in roadsides was found, which probably is associated with soil contamination with heavy metals, progressive erosion of soil and low plant cover (Nadgórska-Socha et. al. 2006). The highest activity of dehydrogenase was noted for forests characterized by low heavy metals concentration in soil. It should be mentioned, that degraded soils with low enzyme activity are predominant in the analyzed city. Moreover, there is negative correlation between dehydrogenase activity and soil pH and heavy metals concentration in soil (contamination fraction). Conclusions Heavy metals cause the reduction of microbial diversity and activity in soil, leading to deactivation of soil enzymes. Presented study have confirmed, the activity of soil dehydrogenase can be an important indicator of soil degradation caused by an increase of anthropogenic pressure. References 1. Bierza W., Nadgórska-Socha A., Małkowska E., Ciepał R. 2012. Evaluation of the Soil Enzymes Activity as an Indicator of the Impact of Anthropogenic Pollution on the Norway Spruce Ecosystems in the Silesian Beskid. Ecological Chemistry and Engineering. A, 19(7), 699-717 2. Januszek K., Długa J., Socha J. 2015. Dehydrogenase activity of forest soils depends on the assay used. International Agrophysics, 29(1), 47-59 3. Nadgórska-Socha A., Łukasik I., Ciepał R., Pomierny S. 2006. Activity of selected enzymes in soil loaded with varied levels of heavy metals. Acta Agrophys, 8(3), 713-725 4. Schinner F, Orhlinger R, Kandeler E, Margensis R. Methods in biology. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag; 1995 5. Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z.: Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog. Instytut Ochrony środowiska. Warszawa, 334- 340, 1991 6. Oliveira A., Pampulha, M. E. 2006. Effects of long-term heavy metal contamination on soil microbial characteristics. Journal of Bioscience and Bioengineering, 102(3), 157-161 7. Quilchano C., Marañón T. 2002. Dehydrogenase activity in Mediterranean forest soils. Biology and Fertility of Soils, 35(2), 102-107 36 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Aktywność fosfatazy kwaśnej i zasadowej w płatach roślinności zdominowanych przez wybrane gatunki roślin naczyniowych na zwałach karbońskiej skały płonnej Mateusz ZAPRAWA1, Wojciech BIERZA1, Agnieszka BŁOŃSKA1, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA1, Edyta SIERKA1, Andrzej PASIERBIŃSKI1, Mirosław ŚMIETANA1, Monika RAJTOR2, Gabriela WOŹNIAK1 1Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, 2Katedra Mikrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: gabriela.wozniak@us.edu.pl Wstęp Enzymy glebowe uczestniczą aktywnie w metabolizmie oraz katalizują procesy związane z przetwarzaniem energii i materii w glebie (Baran 2000). Biorą czynny udział w takich przemianach, jak: wiązanie azotu cząsteczkowego, uwalnianie i udostępnianie roślinom substancji mineralnych, detoksykacja ksenobiotyków, rozkładanie materii organicznej. Głównym źródłem enzymów glebowych są mikroorganizmy i grzyby. Natomiast na strukturę funkcjonalną zespołów mikroorganizmów obecnych w podłożu wpływają rośliny a w szczególności te występujące obficie (Waldrop i in. 2000). Materia organiczna, taka jak szczątki korzeni, substancje humusowe itp. mają wpływ na wzrost ilości bakterii ponieważ zwiększają zawartość enzymu (Kaniuczak i in. 2005). Wpływ roślin na aktywność enzymatyczną przejawia się przede wszystkim przez działanie pośrednie, poprzez modyfikację właściwości fizyczno-chemicznych gleby. Cele pracy Celem pracy jest zbadanie czy istnieje zależność między: – gatunkiem dominującym w badanych płatach roślinności, – wartościami wskaźników różnorodności badanych płatach roślinności, – biomasą dominanta i całkowitą biomasą roślin w badanych płatach roślinności, – płatami roślinności pochodzącymi z poszczególnych zwałów, a aktywnością fosfatazy kwaśnej i zasadowej. Wyniki i ich omówienie Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że w przypadku aktywności fosfatazy zasadowej istnieją istotnie statystyczne zależności między aktywnością tego enzymu a różnorodnością gatunkową mierzoną wartością wskaźnika Shannon-Wiener’a, równomierności i Simsona (współczynnik korelacji Pearsona odpowiednio r=0,54; r=0,49; r=0,52, przy p<0,05) płatów roślinności spontanicznie porastających zwały skały płonnej, a także biomasą (r=0,49) i pokryciem gatunku dominanta (r=0,58) oraz całkowitą biomasą roślin (r=0,53) w badanych płatach. Natomiast, dla fosfatazy kwaśnej istnieje istotnie statystyczne zależność między aktywnością tego enzymu a pokryciem dominanta (r=0,32), biomasą (r=0,41) oraz całkowitą biomasą roślin (r=0,42) w badanych płatach. Aktywność fosfatazy kwaśnej i zasadowej różniła się istotnie statystycznie w płatach zdominowanych przez w wybrane gatunki roślin i w przypadku fosfatazy kwaśnej była wyższa w płatach gdzie dominantem był Calamagrostis epigejos, natomiast fosfataza zasadowa była najwyższa w płatach gdzie dominowała Poa compressa. Wnioski Wzrost bioróżnorodności, a także biomasy roślin wpływał pozytywnie na aktywność fosfatazy kwaśnej i zasadowej w badanych płatach roślinności spontanicznie porastających zwały skały płonnej. Ponadto, wykazano, że rodzaj roślinności ma wpływ na badane enzymy. W przypadku fosfatazy kwaśnej najwyższa aktywność była w płatach gdzie gatunkiem dominującym jest Calamagrostis epigejos, zaś Poa compressa jako dominant wpływała korzystnie na fosfatazę zasadową. Literatura 1. Baran S. 2000. Ocena stanu degradacji i rekultywacji gleb. Przewodnik do ćwiczeń. Wyd. AR, Lublin 2. Burns R. G., DeForest J. L., Marxsen J., Sinsabaugh R. L., Stromberger M.E., Wallenstein M. D., Weintrau M. N., Zoppini A. 2013. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions. Soil Biology and Biochemistry 58: 216-234 3. Kaniuczak J., Kostecka J., Niemiec W. 2005. Wybrane aspekty zagospodarowania odpadów organicznych a produkcja biomasy wierzby energetycznej. Katedra Agroekologii URz, Rzeszów. 4. Waldrop M. P, Balser T. C., Firestone M. K. 2000. Linking microbial community composition to function in a tropical soil. Soil Biol. Biochem., 32: 1837-1846 Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 37 Acid and alkaline phosphatase activity in soil samples from vegetation patches dominated by selected herbaceous vascular plants on coal mine waste Mateusz ZAPRAWA1, Wojciech BIERZA1, Agnieszka BŁOŃSKA1, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA1, Edyta SIERKA1, Andrzej PASIERBIŃSKI1, Mirosław ŚMIETANA1, Monika RAJTOR2, Gabriela WOŹNIAK1 1Department of Botany and Nature Protection; 2Department of Microbiology; Faculty of Biology and Environmental Protection; Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: wozniak@us.edu.pl; tel.: +48 322009451 Introduction Soil enzymes participate actively in metabolism and catalyze the processes involved in the energy and organic matter flow in soil (Baran 2000, Burns et al. 2013). They actively participate in such transformations as: molecular nitrogen bonding, release of minerals to plants, detoxification of xenobiotics, decomposition of organic matter. Microorganisms and fungi are the main source of soil enzymes. However, the functional structure of microbial communities present in soil is influenced by the plants and in particular by the most abundant ones (Waldrop et al. 2000). Organic matter, such as roots, humic substances, humidity etc., have an influence on the growth of bacterial populations, as they increase the enzyme content (Kaniuczak et al. 2005). The effect of plants on enzymatic activity is manifested primarily by indirect action, by modifying the physicochemical properties of the soil. Aims of the work of the study was to investigate whether there is a relationship between the dominant species in the studied patches of vegetation(the values of diversity indices of the studied patches of vegetation) and the dominant biomass and total biomass of the plants in the studied vegetation. Results and discussion The results obtained revealed, that there is a statistically significant correlation between the activity of the studied enzyme and species diversity, measured by the Shannon-Wiener index, Evenness, and Simpson’s Index (Pearson correlation coefficient r = 0.54, r = 0 , P = 0.05), the biomass of the patch (r = 0.49), cover of species dominating in the patch (r = 0.58) and total biomass of plants R = 0.53) in the studied vegetation patches spontaneously growing on coal mine spoil heaps. While, for acid phosphatase, there is a statistically significant relationship between the activity of this enzyme and the dominant cover abundances (r = 0.32), biomass (r = 0.41) and total biomass of plants (r = 0.42). The activity of acid and alkaline phosphatase differed statistically in plots dominated by selected plant species and acidic phosphatase was higher in patches where Calamagrostis epigejos was the dominant grass, whereas alkaline phosphatase was highest in plots where Poa compressa dominated. Conclusions The increase in biodiversity, as well as the biomass of the plants, positively influenced the activity of acid and alkaline phosphatase in the studied patches of vegetation which were spontaneously growing on coal-mine waste heaps. It has been shown also, that the type of vegetation affects the enzymes tested. For acid phosphatase, the highest activity was recorded in the plots where Calamagrostis epigejos was the dominant species, while Poa compressa as the dominant species influenced the activity of alkaline phosphatase. References 1. Baran S., 2000. Ocena stanu degradacji i rekultywacji gleb. Przewodnik do ćwiczeń. Wyd. AR, Lublin 2. Burns R. G., DeForest J. L., Marxsen J., Sinsabaugh R. L., Stromberger M.E., Wallenstein M. D., Weintrau M. N., Zoppini A. 2013. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions. Soil Biology and Biochemistry 58: 216-234 3. Kaniuczak J., Kostecka J., Niemiec W. 2005. Wybrane aspekty zagospodarowania odpadów organicznych a produkcja biomasy wierzby energetycznej. Katedra Agroekologii URz, Rzeszów. 4. Waldrop M. P, Balser T. C., Firestone M. K. 2000. Linking microbial community composition to function in a tropical soil. Soil Biol. Biochem., 32: 1837-1846 INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 38 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Biomarkery zanieczyszczenia gleby skażonej mieszaninami substancji ropopochodnych pochodzącej z terenu Blachowni Śląskiej Dorian ZAKRZEWSKI, Alina KAFEL Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologiii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice, e-mail: d.zakrzewski@us.edu.pl; tel.: 32359 16 76 Wstęp Blisko 50% zanieczyszczeń wód i gleb związanych z katastrofami i awariami np. nieszczelnych instalacji i rurociągów oraz usuwaniem do środowiska produktów ubocznych procesów petrochemicznych stanowią zanieczyszczenia produktami ropopochodnymi. Przykładem gleb zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi są gleby z obszaru Blachowni Śląskiej – przemysłowej dzielnicy Kędzierzyna-Koźla, których zanieczyszczenie związane jest z działalnością zlokalizowanych na tym terenie zakładów przeróbki ropy naftowej. Substancje ropopochodne mogą u zwierząt wywoływać stres oksydacyjny, co może przejawiać się zmianami w aktywności enzymów antyoksydacyjnych takich jak S-transferaza glutationowa, czy katalaza lub bardziej ogólnie zmianami całkowitej pojemności antyoksydacyjnej, wskazując szkodliwy charakter tych zanieczyszczeń w stosunku do organizmów żywych. Standaryzowane biotesty również mogą być przydatne w ocenie toksyczności związków ropopochodnych dostających się do środowiska. Cele pracy Odpowiedź na pytanie, czy zmiany wybranych parametrów obrony antyoksydacyjnej będą dostatecznie czułym wskaźnikiem na krótkotrwałe oddziaływanie mieszaniny substancji ropopochodnych w przypadku ekspozycji gatunku modelowego dżdżownicy Eisenia fetida na odcieki glebowe w 2-dniowym teście bibułowym oraz określenie przydatności standaryzowanych biotestów: Phytotoxkit, Daphtoxkit i testu bakteryjnego MARA (Microbial Assay for Risk Assesment) w ocenie zanieczyszczenia gleby substancjami ropopochodnymi z wykorzystaniem odcieków glebowych. Wyniki i ich omówienie Obniżenie aktywności enzymatycznej S-transferazy glutationowej, katalazy i całkowitej pojemności antyoksydacyjnej (mniej skuteczną obronę antyoksydacyjną) stwierdzono u dżdżownic Eisenia fetida traktowanych odciekiem z gleby skażonej substancjami ropopochodnymi, w porównaniu z grupą eksponowaną na odciek z gleby „kontrolnej”. Odciek próbek gleby „kontrolnej” cechowały kilku- lub kilkunastokrotnie niższe stężenia wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) takich jak: piren, benzo(α)piren, fenantren, fluorantren w stosunku do odcieku z próbek gleby skażonej. Sporządzone odcieki przebadano też pod względem toksyczności przy użyciu biotestów. W dostępnym komercyjnie teście Phytotoxkit wykorzystywane standardowo siewki roślin: gorczycy (Sinapsis alba), sorgo (Sorghum sacharatum), rzeżuchy (Lepidium sativum) nie wykazały wrażliwości na obecność związków ropopochodnych w badanych odciekach, dodatkowo przeprowadzone w tych samych warunkach badania na marchwi jadalnej (Daucus carota) odmiany „Kalina H” również nie wykazały hamowania wzrostu korzeni siewek marchwi pod wpływem zanieczyszczenia związkami ropopochodnymi. Nie stwierdzono też toksycznego działania WWA w odcieku gleby skażonej wykorzystując testy Daphtoxkit i MARA. Wnioski Wykorzystanie testu bibułowego w ocenie toksyczności substancji ropopochodnych wydaje się przydatne, o czym świadczą zmiany aktywności transferazy glutationowej, katalazy i całkowitej pojemności antyoksydacyjnej u Eisenia fetida, mimo iż standaryzowane biotesty okazały się niewrażliwe na analizowaną mieszaninę WWA w odcieku gleby skażonej w porównaniu do odcieku gleby „kontrolnej”. Literatura 1. Tae-Hoon Nam, et al. 2015. Determination of biomarkers for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) toxicity to earthworm (Eisenia fetida). Environ Geochem Health DOI 10.1007/s10653-015-9706-z 2. Lüchmann K. H. et al. 2011. Biochemical biomarkers and hydrocarbons concentrations in the mangrove oyster Crassostrea brasiliana following exposure to diesel fuel water-accommodated fraction. Aquatic Toxicology 105 (2011) 652-660 3. Zakrzewski D. 2016. Substancje ropopochodne-szlaki biodegradacji, toksyczność, bioremediacja. Laboratorium Przegląd Ogólnopolski 7-8/2016 s.37-42 4. Kuczyńska A. i wsp., Zastosowanie biotestów w badaniach środowiskowych. Politechnika Gdańska 5. MicroBio Tests PHYTOTOXKIT Seed germination and early growth microbiotest with higher plants standard operational procedure. www.microbiotests.be 6. CITEC S.A. (2004. Program Ochrony Środowiska dla Miasta Kędzierzyn-Koźle. Nr projektu:00925 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 39 Biomarkers of soil contaminated with petroleum derivatives from the area of Blachownia Śląska Dorian ZAKRZEWSKI, Alina KAFEL Department of Animal Physiology and Ecotoxicology, Faculty of Biology and Environmental Protection;University of Silesia; Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: d.zakrzewski@us.edu.pl; tel.: +48 32359 16 76 Introduction Nearly 50% of water and soil pollution from catastrophes and failures, such as leaks of pipelines and the industrial by-products from factories to environment, are sources of petroleum products contamination. Soils from the Blachownia Śląska – the industrial district of Kędzierzyn-Koźle (Poland) are examples of soils contaminated with petroleum compounds. It is connected with neighbouring industrial plants. Petroleum substances may induce oxidative stress in animals, which may be manifested by changes in activity of antioxidant enzymes such as glutathione S-transferase or catalase, or by changes of total antioxidant capacity indicating their harmfulness to living organisms. Moreover, standardized biotests may be helpful in assessing the toxic effects of petroleum compounds in the environment. Aims of the work The answer to the question whether the changes in selected antioxidant defense parameters will be an enough sensitive indicators of a short-term (2 days filter paper test) exposure effects of a mixture of petroleum substances (from soil leachates) to earthworms Eisenia fetida. The aim of the study was also to assessing the usefulness of standardized biotests: Phytotoxkit, Daphtoxkit and MARA (Microbial Assay for Risk Assesment) in the evaluation of soil pollution with petroleum substances (originated from soil leachates). Results and discussion The reduction of activity of glutathione S-transferase, catalase and total antioxidant capacity (suggesting less effective antioxidant defense) in earthworms treated with “contaminated soil” leachate were found in comparison with individuals from control group. The leachate of “control” soil samples was characterized by several times lower concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) such as pyrene, benzo (a) pyrene, phenanthrene, fluoranthrene in contrast to leachate from “contaminated soil” samples. The toxicity of leachates was tested by using a set of biotests. Seedlings of the mustard (Sinapsis alba), sorghum (Sorghum sacharatum), cuckooflower (Lepidium sativum) used in Phytotoxkit test have not shown to be susceptible to petroleum derivatives from the leachates and, similarly, carrot (Daucus carota) "Kalina H" (plant no commercially used in this test). Oppositely, it was in the case of dill (Anethum oraveolenes) "Mammoth” – the inhibition of root growth was observed in plants treated with “contaminated soil” leachate. No PAHs toxicity was registered, when Daphtoxkit and MARA tests were used. Conclusions The response of antioxidant enzymes and total antioxidant capacity changes in the body organisms have been demobnstrated the suitability of examining of PAHs mixture toxicity from “contaminated soil” leachates to earthworms, with the paper test usage. On the other hand, organisms of standardized biotests did not show sensitivity to the PAHs mixture from “contaminated soil” leachate compared to the “control soil” leachate, for example in case Phytotoxkit. But, the effects on seedlings roots growth, should be measured probably within wide group of representatives of cultivated plants. So, in our examination, sensitivity of the dill "Mammoth" (non commercial plant for biotest) to the mixture of petroleum derivatives of contaminated soil leachate was indicated. References 1. Tae-Hoon Nam, et al. (2015): Determination of biomarkers for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) toxicity to earthworm (Eisenia fetida). Environ Geochem Health DOI 10.1007/s10653-015-9706-z. 2. Lüchmann K. H. et al. (2011): Biochemical biomarkers and hydrocarbons concentrations in the mangrove oyster Crassostrea brasiliana following exposure to diesel fuel water-accommodated fraction. Aquatic Toxicology 105 (2011) 652– 660 3. Zakrzewski D. (2016): Substancje ropopochodne – szlaki biodegradacji, toksyczność, bioremediacja. Laboratorium Przegląd Ogólnopolski 7-8/2016 s.37-42 4. Kuczyńska A. i wsp.: Zastosowanie biotestów w badaniach środowiskowych. Politechnika Gdańska 5. MicroBio Tests PHYTOTOXKIT Seed germination and early growth microbiotest with higher plants standard operational procedure. www.microbiotests.be 6. CITEC S.A. (2004): Program Ochrony Środowiska dla Miasta Kędzierzyn-Koźle. Nr projektu:00925 40 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Zawartość barwników asymilacyjnych w liściach drzew Tilia cordata Mill. rosnących na terenach poddanych zróżnicowanej antropopresji miasta Katowice Tomasz WIECZOREK, Izabella FRANIEL Katedra Ekologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Bankowa 9, 40-007 Katowic; e-mail: izabella.franiel@us.edu.pl Wstęp Zmiany stężenia barwników asymilacyjnych w liściach drzew są ważnym wskaźnikiem stanu środowiska miejskiego. Cele pracy Celem pracy było porównanie zawartości barwników asymilacyjnych w liściach drzew Tilia cordata rosnących w Katowicach, na terenach poddanych zróżnicowanej antropopresji. Metody badań Poziom presji człowieka na środowisko wyznaczono za pomocą metody agregacyjnej, analizując stymulanty i destymulanty czynników abiotycznych występujących na danym terenie. Z wybranych w terenie drzew pobrano liście, w których za pomocą metody ekstrakcji dimetylosulfotlenkiem (DMSO) oznaczono stężenia barwników asymilacyjnych takich jak: chlorofil a i b oraz karotenoidów (Richardson i in. 2002; Pompelli i in. 2013). Wyniki opracowano statycznie używają programu Statistica 13. Wyniki i ich omówienie Wyniki badań wskazują wyższe wartości stosunku stężenia chlorofilu a do b oraz karotenoidów w południowych dzielnicach Katowic Osiedla Paderewskiego-Muchowiec, które są zlokalizowane niedaleko dużych kompleksów leśnych, a niższe wartości w dzielnicach północnych takich jak: Załęże, Osiedle Tysiąclecia, Dąb, które leżą na granicy zwartej zabudowy aglomeracji. W kilku przypadkach wyniki stężeń chlorofilu były wyższe w dzielnicach poprzemysłowych niż w parkach, co świadczy o dobrym przystosowaniu drzew Tilia cordata do terenów potencjalnie zanieczyszczonych. Wnioski Wykazane statystycznie istotne różnice stężeń badanych barwników mogą świadczyć o przydatności lipy drobnolistnej do badań monitoringu środowiska aglomeracji miejskiej. Literatura 1. Pompelli M., França S., Tigre R., de Oliveira M., Sacilot M., Pereira E. 2013. Spectrophotometric determinations of chloroplastidic pigments in acetone, ethanol and dimethylsulphoxide. R. Bras. Bioci. 11:52-58 2. Richardson A., Duigan S., Berlyn G. 2002. An evaluation of noninvasive methods to estimate foliar chlorophyll content. New Phytologist 153:185-194 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 41 The concentrations of assimilation pigments in Tilia cordata Mill. leaves in areas with different anthropopressure in the city of Katowice Tomasz WIECZOREK, Izabella FRANIEL Department of Ecology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: tomasz.wieczorek92@gmail.com Introduction Changes in the concentrations of assimilation pigments in tree leaves are an important indicator of the urban environment quality. Aims of the work The study compared the content of assimilation pigments in the leaves of the Tilia cordata growing in Katowice, in areas under different anthropogenic impact. Methods The level of human pressure on the environment was determined by the aggregation method, analyzing the stimulants and destimulants of abiotic factors which are present in the study area. Selected leaves were collected by means of the extraction method with dimethylsulfoxide (DMSO) to determine the concentrations of assimilation pigments such as chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids (Richardson et al. 2002; Pompelli et al. 2013). The results were statistically computed using the Statistica 13 software. Results and discussion The results show higher values of the chlorophyll a to b ratio and carotenoids concentrations in the southern districts of Katowice, especially the Paderewski-Muchowiec residential areas, located near to large forest complexes; lower values were shown in the northern districts such as Załęże, Tysiąclecia, Dąb, located on the border of the urban areas. In some cases the chlorophyll concentrations were higher at the brownfield cites than in the green areas, which demonstrates a good adaptation of the Tilia cordata trees to potentially contaminated sites. Conclusions The statistically significant differences in the concentrations of the assimilation pigments tested may suggest the usefulness of the lime tree for monitoring the environment in the urban areas. References 1. Pompelli M., França S., Tigre R., de Oliveira M., Sacilot M., Pereira E. 2013. Spectrophotometric determinations of chloroplastidic pigments in acetone, ethanol and dimethylsulphoxide. R. Bras. Bioci. 11:52-58 2. Richardson A., Duigan S., Berlyn G. 2002. An evaluation of noninvasive methods to estimate foliar chlorophyll content. New Phytologist 153:185-194 42 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Stan odżywienia młodych drzewostanów jodłowych w Beskidzie Śląskim i Żywieckim Jacek BORGULAT, Włodzimierz ŁUKASIK, Tomasz STASZEWSKI Zakład Badań i Rozwoju, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, ul. Kossutha 6, 40-844 Katowice; e-mail: j.borgulat@ietu.pl Wstęp Rozwój przemysłu na Śląsku w XIX stuleciu stał się powodem wycinki tysięcy hektarów lasów. Wówczas w rejonie Beskidów monokultury szybko rosnącego świerka posadzono na siedliskach bukowych, bukowo- jodłowych i bukowo-jodłowo-świerkowych. Nasiona świerka obcego pochodzenia były często używane do zakładania lasów, których uprawa była korzystna gospodarczo. Powstałe monokultury nie były jednak dostosowane do warunków klimatycznych i siedliskowych a ich jakość powoli pogarszała się z powodu zanieczyszczenia powietrza. Kolejne lata suszy, wraz z transgraniczną emisją zanieczyszczeń oraz napływem zanieczyszczeń z aglomeracji śląskiej, doprowadziły do zaniku lasu świerkowego. Na początku XXI wieku rozpoczęto na dużą skalę wycinkę monokultur świerkowych wraz z nasadzaniem, bardziej adekwatnych do siedliska, drzewostanów mieszanych. W związku z powyższym jednym z najistotniejszych zadań stało się ponowne wprowadzenie na wspomnianych terenach buka oraz jodły (Abies alba Mill.). Cele pracy Materiał roślinny i glebowy pobrano z oddziałów leśnych leśnictw zlokalizowanych w rejonie Beskidu Śląskiego i Żywieckiego, w których odbywa się intensywna przebudowa drzewostanu w kierunku jodły (A. alba Mill.). Celem pracy było określenie stopnia odżywienia mineralnego młodych jodeł poprzez określenie zawartości K, Mg, Ca i N w igłach. Pośrednio oszacowano również biodostępność K, Mg, i Ca poprzez oznaczenie ich ilości w kompleksie sorpcyjnym gleby. Podjęto również próbę określenia stopnia antropopresji w badanych ekosystemach poprzez oznaczenie zawartości metali ciężkich (Zn, Pb i Cd) w glebie i liściach roślin – jodle pospolitej (Abies alba Mill.) oraz borówce czarnej (Vaccinium myrtillus L.). Wyniki Tabela 1. Zawartość wybranych pierwiastków w glebie i liściach badanych roślin. Pogrubioną czcionką oznaczono wartości danego pierwiastka u A. alba świadczące o jego deficycie (Olejarski, Walendzik 1999). A. alba Mill. V. myrtillus L. Gleba Leśnictwo N K Ca Mg Zn Pb Cd Zn Pb Cd K Ca Mg Zn Pb Cd pH pH -1 -1 -1 -1 [%] [mg·kg ] [mg·kg ] [mg·100g ] [mg·kg ] H2O KCl Salmopol 1,54 0,6 0,35 0,10 44 2,9 0,43 45 5,1 0,37 6,9 13,5 4,0 52 147 0,30 3,9 3,2 Łabajów 1,16 0,7 0,41 0,07 38 1,5 0,32 37 2,4 0,33 4,9 17,3 2,3 69 25 0,52 5,2 4,1 Złatna 1,02 0,5 0,29 0,05 17 1,3 0,27 23 1,9 0,29 3,0 10,4 1,2 15 28 0,36 4,1 3,3 Racza 1,55 1,0 0,40 0,10 33 1,3 0,37 26 2,1 0,32 11,7 39,5 5,1 76 52 0,44 4,7 3,9 Wnioski Stwierdzono, że zawartość Mg i K w igłach A. alba w większości badanych oddziałów jest na poziomie bliskim deficytu (Olejarski, Walendzik 1999). Najlepszym stanem odżywienia cechują się jodły rosnące w rejonie rezerwatu Śrubita (leśnictwo Racza). Można przyjąć, że zawartość składników mineralnych w glebie odzwierciedla ich zawartość w igłach A. alba. W organach asymilacyjnych badanych gatunków stwierdzono lekko podwyższoną ilość Cd (>0,2 mg·kg-1) (Arndt i in. 1987). Zawartość Pb w glebie dwóch leśnictw – Salmopol i Racza, przekracza stężenie dopuszczalne dla obszarów chronionych (50 mg·kg-1) (Dz.U. 2002 nr 165 poz. 1359). Literatura 1. Olejarski I., Walendzik R. 1999. Zalecenia nawożeniowe dla wzmożenia obradzania i odnowienia w drzewostanach jodłowych. IBL, Sękocin –Las 2. Arndt U., Nobel W., Schweizer B. 1987. Bioindikatoren. Möglichkeiten, Grenzen und neue Erkenntnisse, Ulmer Verlag, Stuttgart 3. Dz.U. 2002 nr 165 poz. 1359 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 43 Mineral status of young silver fir stands in the Beskid Śląski and Żywiecki Mountains Jacek BORGULAT, Włodzimierz ŁUKASIK, Tomasz STASZEWSKI R&D department, Institute for Ecology of Industrial Areas, Kossutha 6, 40-844 Katowice; e-mail: j.borgulat@ietu.pl Introduction Development of industry in Silesia in the 19th century became the reason of thousand hectares of trees cutting. Then, in Beskidy region, monocultures of fast growing spruce was planted on beech, beech and fir and beech and fir and spruce stands. Spruce seeds of foreign origin were often used to grow woods which planting was economically beneficial. However, the created monocultures weren't adjusted to the climate and habitat conditions and their quality slowly deteriorated due to air pollution. The following years of drought together with trans-border emission and influx of pollution from the Silesian agglomeration led to extinction of spruce forest. At the beginning of the 19th century a major cutting of spruce monocultures and planting of mixed three stands more suitable for the habitat was started. In connection with the above, the replanting of the spruce and fir on the mentioned areas has become one of the most crucial tasks. Aims of the work Plant and soil samples were collected from the forestries in the Śląski and Żywiecki Beskid mountains where intensive reconstruction of silver fir tree stands takes place. The aim of the study was to determine mineral status of young fir through determination of K, Mg, Ca and N in needles. Bioavailability of K, Mg and Ca through the marking of their quantity in soil cation exchange capacity (CEC) was also indirectly measured. An attempt of determining anthropopression in the selected ecosystems through the marking of heavy metals (Zn, Pb and Cd) in leaves – silver fir (Abies alba Mill.) and bilberry (Vaccinum myrtillus L.) and soil was also undertaken. Results Table 1. Contents of the selected elements in soils and leaves of the examined plants. The values of a given element for silver fir (A. alba Mill.) showing its deficiency were marked in bold (Olejarski, Walendzik 1999). A. alba Mill. V. myrtillus L. Soil Leśnictwo N K Ca Mg Zn Pb Cd Zn Pb Cd K Ca Mg Zn Pb Cd pH pH -1 -1 -1 -1 [%] [mg·kg ] [mg·kg ] [mg·100g ] [mg·kg ] H2O KCl Salmopol 1.54 0.6 0.35 0.10 44 2.9 0.43 45 5.1 0.37 6.9 13.5 4.0 52 147 0.30 3.9 3.2 Łabajów 1.16 0.7 0.41 0.07 38 1.5 0.32 37 2.4 0.33 4.9 17.3 2.3 69 25 0.52 5.2 4.1 Złatna 1.02 0.5 0.29 0.05 17 1.3 0.27 23 1.9 0.29 3.0 10.4 1.2 15 28 0.36 4.1 3.3 Racza 1.55 1.0 0.40 0.10 33 1.3 0.37 26 2.1 0.32 11.7 39.5 5.1 76 52 0.44 4.7 3.9 Conclusions It has been stated that the presence of Mg and K in Abies alba in needles in the majority of the examined forestries is at the level close to deficiency. Silver firs growing in Śrubita conservation area are characterised with the best nutrition. It may be assumed that the presence of mineral ingredients in soil is reflected by their presence in A. alba needles. In leaves of the examined species, the slightly increased quantity of Cd (>0.2mg·kg-1) has been noticed. The presence of Pb in soil in two forestries – Salmopol and Racza – exceeds the admissible concentration for the protected areas (50mg·kg-1). References 1. Olejarski I., Walendzik R. 1999. Zalecenia nawożeniowe dla wzmożenia obradzania i odnowienia w drzewostanach jodłowych. IBL, Sękocin –Las 2. Arndt U., Nobel W., Schweizer B. 1987. Bioindikatoren. Möglichkeiten, Grenzen und neue Erkenntnisse, Ulmer Verlag, Stuttgart 3. Dz.U. 2002 nr 165 poz. 1359 44 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Ocena stopnia akumulacji metali ciężkich w mniszku pospolitym i glebie z wykorzystaniem techniki ICP-OES Agata WÓJCIK1, Justyna SPILER1, Marzena DABIOCH1, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA2 1Zakład Chemii Analitycznej, Instytut Chemii, Uniwersytet Śląski w Katowicach, 2Katedra Ekologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: marzena.dabioch@us.edu.pl, tel.: 323591246; aleksandra.nadgóraka-socha@us.edu.pl Wstęp Mniszek pospolity (łac. Taraxacum officinale Web.) to roślina o lancetowatych liściach zebranych w rozetę, z której wyrasta pusta łodyżka zakończona pojedynczym żółtym kwiatem. Korzeń jest gruby, palowy ze sporadycznymi odrostami. Każda część tej rośliny (korzeń, liść i łodyga) zawiera sok mleczny. Mniszka pospolitego można spotkać na łąkach, polach, nieużytkach, przy drogach oraz w ogrodach i sadach. Gatunek ten ze względu na szeroki obszar występowania jest uznawany za bioindykator, gdyż wchłania metale ciężkie obecne w środowisku. Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest jednym z ważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do organizmu człowieka metale ciężkie są wchłaniane przez skórę, wdychane oraz spożywane z produktami roślinnymi i zwierzęcymi. Gleba w środowisku występuje naturalnie jako porowata forma, która składa się głównie z materii organicznej oraz cząstek minerałów i stanowi najbardziej powierzchniową część skorupy ziemskiej. Formy pierwiastków występujące w glebie decydują w dużym stopniu o ich mobilności i przyswajalności przez rośliny. Próbki liści i korzeni mniszka po umyciu w wodzie destylowanej, wysuszeniu i rozdrobnieniu poddano mineralizacji w 65% HNO3 w temperaturze 120°C w systemie otwartym w mineralizatorze M-9. Natomiast próbki glebowe spod rośliny poddano ekstrakcji jednoetapowej, która pozwala na symulowanie naturalnych warunków przechodzenia metali z gleby do roślin. W badaniach zastosowano niezbyt agresywne roztwory, takie jak niezbuforowany roztwór soli (0,01 mol/L CaCl2) oraz roztwór związku kompleksującego (0,05 mol/L EDTA). W celu ustalenia optymalnych warunków procesu ekstrakcji badano dwie objętości ekstrahenta 10 mL i 20 mL oraz różny czas wytrząsania 1 h, 3 h oraz 6 h. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że najlepsze wyniki pomiaru dla 0,01 mol/L roztworu CaCl2 uzyskano przy objętości 20 mL i czasie 1 h, natomiast dla 0,05 mol/L roztworu EDTA w objętości 20 mL i czasie 6 h. Stężenia pierwiastków w roztworach po mineralizacji i ekstrakcji określono przy zastosowaniu techniki optycznej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP-OES). Cele pracy Celem badań była ocena i porównanie akumulacji metali ciężkich (Zn, Cu, Cr, Ni, Co, Cd, Pb, Mo, V) w mniszku pospolitym oraz w glebie z terenu Jeziora Paprocańskiego w Tychach i nieistniejącej już huty metali nieżelaznych w Katowicach Szopienicach. Wyniki i wnioski Dla wszystkich metali ciężkich największe zawartości w glebie uzyskano po ekstrakcji przy użyciu 0,05 mol/L EDTA, ponieważ jest on silniejszym ekstrahentem w porównaniu z CaCl2. Największą zawartość cynku w glebie wyekstrahowano za pomocą 0,05 mol/L EDTA zarówno w Katowicach Szopienicach, jak i w Tychach. Stężenie miedzi w glebie w Katowicach Szopienicach znacznie przewyższało stężenie tego pierwiastka wyekstrahowane z gleby z Tychów, gdyż teren z którego pobierano próbki jest zanieczyszczony miedzią pochodzącą z nieistniejącej już huty metali nieżelaznych. Zawartość ołowiu była największa zarówno w glebie, jak i w roślinie z Katowic Szopienic. Spośród wybranych pierwiastków najmniejszą zawartość w glebie stanowiła miedź a w roślinie cynk. Literatura 1. Milićević T., Relić D., Škrivanj S., Tešić Ž., Popović A. 2017. Zssesment of major and trace element bioavailability in vineyard soil applying different single extraction procedures and pseudo-total digestion. Chemosphere 171:284-293 2. Munker B. 1998. Kwiaty leśne i polne – leksykon przyrodniczy, Wyd. Świat Książki, Warszawa 3. A. Kabata-Pendias, H. Pendias, Biochemia pierwiastków śladowych. 1999. Wyd. PWN, Warszawa THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 45 Accumulation of heavy metals in common dandelion and soil measured by ICP-OES Agata WÓJCIK1, Justyna SPILER1, Marzena DABIOCH1, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA2 1Department of Analytical Chemistry, Institute of Chemistry, University of Silesia in Katowice;, 2Department of Ecology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; e-mail: marzena .dabioch @ us.edu.pl, tel.: +48 323591246 Introduction Environmental pollution of soil with heavy metals is one of the major threats to human health. The human body absorbs these metals through the skin, as well via inhalation of dust and consumption of animal and plant products. The mobility and bioavailability of heavy metals to plants and animals depends on their form, with some forms being more readily absorbed than others. One of the bioindicators of heavy metal pollution is common dandelion (lat. Taraxacum officinale Web.), thanks its large range and high accumulation. Found in meadows, fields, waste lands, along roads, and in gardens and orchards, it is a plant with lance-shaped leaves growing in a rosette, and an empty stalk ended with a single yellow flower. The root is a thick taproot with occasional basal shoots. All parts of this plant (root, stem and leaves) contain milky sap. After washing in distilled water, drying and grinding, the samples of dandelion leaves and roots were subjected to digestion with 65% HNO3 at 120°C in an M-9 mineralizer. Soil samples taken from under the dandelions were subject to one-step extraction, to simulate the natural conditions of metal transfer from the soil to plants. -1 The analysis used moderately strong solutions such as unbuffered saline (0.01 mol·l CaCl2) and the chelating solution (0.05 mol·l-1 EDTA). In order to determine the optimal conditions of the extraction process we studied two volumes of the extractant (10 mL and 20 mL), and different durations of mixing (1 h, 3 h and 6 h). The best measurement results for the 0.01 mol·l-1 CaCl2 solution were obtained for 20 mL of the extractant, and 1 hour, while for 0.05 mol·l-1 EDTA for the volume of 20 mL and 6 h. After digestion and extraction the levels of heavy metals in solutions were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP- OES). Aims of the work The aim the study was to evaluate and compare the accumulation of heavy metals (Zn, Cu, Cr, Ni, Co, Cd, Pb, Mo, V) in common dandelion and soil from the area of Lake Paprocańskie in the city of Tychy and the area of a defunct smelter of non-ferrous metals in Katowice. Results and conclusions For all of the most heavy metals, the highest soil levels were obtained after extraction with 0.05 mol·l-1 EDTA, a stronger extractant compared to CaCl2. The highest content of zinc in the soil was extracted with 0.05 mol·l-1 EDTA in both Katowice and Tychy. The copper concentration in the soil at the site of the defunct smelter in Katowice was well above the concentration of the element extracted from soil in Tychy. Soil and plant samples from Katowice also had the highest level of lead. Among the selected heavy metals, copper had the lowest levels in soil, while zinc in plants. References 1. Milićević T, Relić D, Škrivanj S, Tešić Ž, Popović A. 2017. Assessment of major and trace element Bioavailability in vineyard soil applying different single extraction procedures and the pseudo-total digestion. Chemosphere 171: 284- 293. 2. Munker B. 1998. Forest and meadow flowers – natural lexicon, Świat Książki, Warsaw (in Polish) 3. Kabat-Pendias A., Pendias H. 1999. Biochemistry of trace elements, PWN, Warsaw (in Polish) 46 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Czy gatunki inwazyjne są dobrymi bioindykatorami zanieczyszczenia środowiska? Iryna SKRYNETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Ryszard CIEPAŁ, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK Katedra Ekologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: i.skrynetska@gmail.com; aleksandra.nadgóraka-socha@us.edu.pl Wstęp Solidago canadensis, Robinia pseudoacacia i Reynoutria japonica są obce dla flory Polski, jednak ze względu na swoje właściwości taki jak szybki przyrost biomasy i przystosowanie do życia w warunkach ruderalnych są bardzo ekspansywne i często odpowiadają za wypieranie gatunków rodzimych. Te gatunki wykazują bardzo dobre przystosowanie do niskiego pH gleby, zacienienia, suszy i małych dostępności składników odżywczych w glebie (Dong i in. 2006). Cele pracy Ocenić ekofizjologiczne parametry inwazyjnych gatunków na przykładzie Robinia pseudoacacia, Solidago canadensis i Reynoutria japonica i porównać ich z parametrami gatunków rodzimych (Achillea millefolium, Plantago major i Plantago lanceolata). Wyniki i ich omówienie Pod czas pracy były zbadane taki biochemiczne i ekofizjologiczne parametry jak pH liści, RWC, zawartość chlorofilu całkowitego, kwasu askorbinowego, zawartość metali (Fe, Pb, Cd, Zn, Mn). W toku badań nie wykazano przekroczenia dopuszczalnych norm stezeń pierwiastków w materiale roślinnym, jednak w gatunkach rodzimych odnotowano znacznie większe stężenia Cd, Pb, Zn i Fe niż w gatunkach inwazyjnych. W tym samym czasie Solidago canadensis wykazało największy poziom akumulacji Mn. Zarówno inwazyjne gatunki cechują się większymi zawartościami kwasu askorbinowego, chlorofilu całkowitego i RWC. Przeprowadzone badania potwierdzają tezę o zwiększonej odporności gatunków inwazyjnych na warunki stresowe i wykazywaniu większej konkurencyjności przy pozyskiwaniu ograniczonych zasobów środowiska, co skutkuje ich bujnym wzrostem we wszystkich siedliskach (Kercher, Zedler 2005). Inne badania zrealizowane na Śląsku również wykazują większą zdolność do akumulacji metali gatunków rodzimych (Cardaminopsis arenosa i Plantago lanceolata) w porównaniu do Robinia pseudoacacia i Melandrium album (Nadgórska-Socha, Ptasiński et al.2016, Nadgórska-Socha, Kandziora-Ciupa et al. 2016). Wnioski Gatunki inwazyjne, zwłaszcza Reynoutria japonica wykazywały większą tolerancję na zanieczyszczenia środowiska. Solidago canadensis cechuje się właściwościami hyperakumulatora Mn. Literatura 1. Dong M., Lu J.Z., Zhang W.J., Chen J.K., Li B. 2006. Canada goldenrod (Solidago canadensis): an invasive alien weed rapidly spreading in China. Acta Phytotaxon Sin 44:72–85 2. Kercher S., Zedler J.B. 2005. Wetland Resources: Status, Trends, Ecosystem Services, and Restorability, Annual Review of Environment and Resources 30:39-74 3. Nadgórska-Socha A., Ptasiński B., Kita A. 2013. Heavy metal bioaccumulation and antioxidant responses in Cardaminopsis arenosa and Plantago lanceolata leaves from metalliferous and non-metalliferoussites. Ecotoxicology 22:1422–1434 4. Nadgórska-Socha A., Kandziora-Ciupa M., Ciepal R., Barczyk G. 2016. Robinia pseudoacacia and Melandrium album in trace elements biomonitoring and air pollution tolerance index study. Int. J. Environ. Sci. Technol. 13:1741–1752 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 47 Are invasive species are good bioindicators of environmental pollution? Iryna SKRYNETSKA, Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Ryszard CIEPAŁ, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK Department of Ecology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: i.skrynetska@gmail.com Introduction Solidago canadensis, Robinia pseudoacacia and Reynoutria japonica are plants alien to the Polish flora. Due to their rapid growth and adaptation to ruderal conditions, they are very expansive and often responsible for displacing indigenous species. They are characterized by very good adaptation to low soil pH, shade, drought and small supply of nutrients in the soil (Dong et al. 2006). Aims of the work To evaluate the ecophysiological parameters of invasive species on the example of Robinia pseudoacacia, Solidago canadensis and Reynoutria japonica and compare them with the parameters of native species (Achillea millefolium, Plantago major and Plantago lanceolata). Results and discussion During the study, biochemical and ecophysiological parameters such as leaf pH, RWC, total chlorophyll content, ascorbic acid content, metal content (Fe, Pb, Cd, Zn, Mn) were investigated. The permitted levels of elements were not exceeded in plant material, but native species had significantly higher concentrations of Cd, Pb, Zn and Fe than invasive species. Solidago canadensis showed the highest level of Mn accumulation. Invasive species were also characterized by higher levels of ascorbic acid, total chlorophyll and RWC. The study confirms the increased resistance of invasive species to stressful conditions and greater competitiveness at gaining limited environmental resources, which leads to their high abundance in all habitats (Kercher, Zedler 2005). Other studies carried out in Silesia also show higher metal accumulation in native species (Cardaminopsis arenosa and Plantago lanceolata) compared to Robinia pseudoacacia and Melandrium album (Nadgórska-Socha, Ptasiński et al. 2016, Nadgórska-Socha, Kandziora-Ciupa et al. 2016). Conclusions Invasive species, especially Reynoutria japonica, showed better tolerance to environmental pollution. Solidago canadensis was characterized by Mn hyperaccumulation. References 1. Dong M., Lu JZ., Zhang W.J., Chen J.K., Li B. 2006. Canada goldenrod (Solidago canadensis): an invasive alien weed rapidly spreading in China. Acta Phytotaxon Sin 44:72–85 2. Kercher S., Zedler J.B. 2005. Wetland Resources: Status, Trends, Ecosystem Services, and Restorability, Annual Review of Environment and Resources 30:39-74 3. Nadgórska-Socha A., Ptasiński B., Kita A. 2013. Heavy metal bioaccumulation and antioxidant responses in Cardaminopsis arenosa and Plantago lanceolata leaves from metalliferous and non-metalliferoussites. Ecotoxicology 22:1422–1434 4. Nadgórska-Socha A., Kandziora-Ciupa M., Ciepal R., Barczyk G. 2016. Robinia pseudoacacia and Melandrium album in trace elements biomonitoring and air pollution tolerance index study. Int. J. Environ. Sci. Technol. 13:1741–1752 48 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Stopień zanieczyszczenia wybranymi metalami ciężkimi gruntów wokół pól odkładczych odpadów poprzemysłowych Magdalena KOKOWSKA-PAWŁOWSKA Instytut Geologii Stosowanej, Wydział Górnictwa i Geologii, Politechnika Śląska w Gliwicach; e-mail: magdalena.kokowska-pawlowska@polsl.pl; tel.: 501 706 774 Wstęp Duży rozwój technologiczny i gospodarczy, spowodował powstawanie w czasie procesów produkcyjnych znacznej ilości odpadów, z których większość nie może być uważana za neutralne dla otaczającego środowiska. Wśród wielu działań związanych z ekologią najwięcej uwagi poświęca się obecnie czystości wody, powietrza, gleb oraz gospodarce odpadami (Rosik-Dulewska 1999, Duczmal M. 2002; GUS – Ochrona Środowiska 2012). Do odpadów poprzemysłowych, powstających w największej ilości można zaliczyć m. in. odpady pochodzące z zakładów produkcyjnych, odpady wydobywcze, odpady z hutnictwa, a także odpady z energetyki (GUS – Ochrona środowiska 2002, Ambrożewicz 1999, Dz.U. 02.165. 1359). Cele pracy Celem badań było określenie stopnia zanieczyszczenia metalami ciężkimi (Cu, Fe, Zn, Pb, As, Ni, Ba, Co, Cr, Cd, Hg) gruntów wokół pół odkładczych Zakładu Usługowo-Produkcyjnego „X” na których lokowane są odpady poprodukcyjne. Wyniki i ich omówienie Zakład Usługowo-Produkcyjny „X” zajmuje się odbiorem i zagospodarowaniem odpadów szpitalnych, z zakładów chemicznych i produkujących tworzywa sztuczne, a także przetwarza odpady z tworzyw sztucznych. Część odpadów uznawanych za bardzo niebezpieczne zostaje odpowiednio zabezpieczona, natomiast reszta składowana jest na tzw. polach odkładczych. Zawarte w nich metale mogą ulec m.in. wymywaniu i migrować do środowiska wodno-gruntowego, przyczyniając się do jego degradacji. W razie ich zapożarowania, z tworzyw sztucznych, mogą uwalniać się do atmosfery i środowiska wodno-gruntowego dioksyny i furany. Oznaczona zawartości metali ciężkich w badanych próbkach gruntu nie przekraczały dopuszczalnej wartości ich koncentracji, określonej w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 (Dz.U. Nr 165, poz. 1359). Zawartości wszystkich oznaczonych metali ciężkich mieściły się także w zakresie wyższych koncentracji, które wynikają z interpolacji z „Atlasu geochemicznego Górnego Śląska” (Lis, Pasieczna 1995). Wnioski Na dość niskie stężenia oznaczonych pierwiastków w gruntach wokół pól odkładczych, na których deponowane są odpady poprzemysłowe ma przede wszystkim wpływ bardzo dobre zabezpieczenie pól odkładczych (dobra izolacja od gruntu). Można zatem wnioskować, że grunty te, pomimo bliskiego ich położenia względem potencjalnych źródeł zanieczyszczeń (pola odkładcze), nie stanowią zagrożenia dla środowiska. Przedsięborstwo Usługowo-Produkcyjne „X” za najważniejszy cel postawiło sobie także odzysk, w całości lub w części, odpadów innych niż niebezpieczne do ponownego wykorzystania gospodarczego. W szczególności zapobieganiu zapożarowania pól odkładczych składowanych tworzyw sztucznych, co eliminuje powstawanie i gromadzenie się w środowisku niebezpiecznych dioksyn i furanów. Literatura 1. Ambrożewicz P. 1999. Zasady systemu zagospodarowania odpadami. Ekonomia i Środowisko, Białystok 2. Duczmal M. 2002. Nowe regulacje prawne w zakresie gospodarki odpadami. Materiały szkoleniowe. 3. GUS Ochrona Środowiska (2000, 2012) Informacje i opracowania statystyczne, Warszawa 4. Lis J., Pasieczna A. 1995. Atlas geochemiczny Górnego Śląska. Wydawnictwo Kartograficzne Polskiej Agencji Ekologicznej S.A., Warszawa 5. Rosik-Dulewska Cz. 1999. Podstawy gospodarki odpadami, Lublin 6. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi (Dz.U. 02.165. 1359) THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 49 Pollution degree of selected heavy metals of the ground around areas of waste storage Magdalena KOKOWSKA-PAWŁOWSKA Institute of Applied Geology, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology in Gliwice, e-mail: magdalena.kokowska-pawlowska@polsl.pl; tel: +48 501 706 774 Introduction Large technological and economic development has led to a significant increase in waste during production processes. Most of them can not be considered neutral for the surrounding environment. Among the many ecological activities, attention is being paid to the purity of water, air, soil and waste management (Rosik- Dulewska 1999; Duczmal 2002; GUS – Ochrona Środowiska 2012). For industrial waste produced in large quantities can be counted: waste from production, waste from mining, metallurgical waste, as well as waste from the power industry (GUS – Ochrona środowiska 2002; Ambrożewicz 1999; Dz.U. 02.165. 1359). Aims of the work The aim of the study was to determine the degree of contamination with heavy metals (Cu, Fe, Zn, Pb, As, Ni, Ba, Co, Cr, Cd, Hg) of soil around the areas of waste storage the company "X". Results and discussion The Company „X” receives: hospital waste, chemical waste and plastics and also processes them. Some of the waste considered to be very dangerous is adequately protected. The rest is stored on the areas of waste storage. Metals in the waste can enter the water and soil environment, contributing to its degradation. In case of their inflammation, plastic can release dioxins and furans into the atmosphere and the water and soil environment. Determination of heavy metal content in the examined soil samples did not exceed the permissible value of their concentration in the directive of the Minister of the Environment of 9 September 2002 (DzU Nr 165, poz. 1359). The content of heavy metals was also within the range of higher concentrations resulting from interpolation from the "Geochemical Atlas of Upper Silesia" (Lis, Pasieczna 1995). Conclusions The relatively low concentrations of the marked elements in the soil around the areas of waste storage on which the waste is deposited are primarily influenced by their very good protection of the deposition fields (good isolation from the soil). It was found that the investigated ground, despite their proximity to potential sources of pollution (the areas of waste storage), are not hazardous to the environment. The purpose of the Company „X” was also to recover some of the non-hazardous waste. The Company wants to prevent the ignition of plastics stored in the areas of waste storage and the formation and accumulation of dangerous dioxins and furans in the environment. References 1. Ambrożewicz P. 1999. Zasady systemu zagospodarowania odpadami. Ekonomia i Środowisko, Białystok 2. Duczmal M. 2002. Nowe regulacje prawne w zakresie gospodarki odpadami. Materiały szkoleniowe. 3. GUS Ochrona Środowiska (2000, 2012) Informacje i opracowania statystyczne, Warszawa 4. Lis J., Pasieczna A. 1995. Atlas geochemiczny Górnego Śląska. Wydawnictwo Kartograficzne Polskiej Agencji Ekologicznej S.A., Warszawa 5. Rosik-Dulewska Cz. 1999. Podstawy gospodarki odpadami, Lublin 6. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi (Dz.U. 02.165. 1359) 50 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO System Biolog® jako narzędzie w monitorowaniu jakości wód na przykładzie Zbiornika Goczałkowickiego Paweł WCISŁO, Filip GRELA, Piotr CYGANIK, Agnieszka GETINGER, Roksana GANDZIARSKA, Izabela GREŃ, Justyna MICHALSKA, Andrzej WOŹNICA Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: pwcislo@us.edu.pl; andrzej.woznica@us.edu.pl Wstęp Wielofunkcyjne zbiorniki zaporowe pełnią ważne funkcje w gospodarce wodnej. Regulują stosunki wodne poprzez łagodzenie fali powodziowej i utrzymanie przepływów niżówkowych, zaopatrzenie ludności w wodę, pozyskiwanie energii oraz ochronę ekosystemów wodnych i z nimi związanych. Pełnią również rolę miejsc rekreacji dla mieszkańców Górnego Śląska. Liczne presje, związane z oddziaływaniem czynników sprawczych (przemysł, urbanizacja, rolnictwo) w zlewni zbiornika mają znaczący wpływ na jakość jego wód. Wiąże się to z koniecznością monitorowania stanu ekologicznego zbiorników, szczególnie w przypadku zbiorników referencyjnych, które mają stanowić punkt odniesienia do oceny jakości wód w Polsce. Konieczne jest poszukiwanie nowych, skutecznych metod oceny potencjału ekologicznego wód. Cele pracy Ocena możliwości wykorzystania systemu Biolog®EcoPlate w analizie potencjału ekologicznego zbiorników wodnych poprzez określenie relacji pomiędzy właściwościami fizykochemiczni wód, a potencjałem metabolicznym występujących w nich mikroorganizmów heterotroficznych. Materiały i metody Jako modelowy obiekt w badaniach wykorzystano Zbiornik Goczałkowicki (ZG). Serię 10 letnich wyników analiz fizykochemicznych wody uzyskano z Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska (2007-2017) oraz projektu ZiZOZap (2010-2012). W analizie presji użyto dane CORINE Land Cover 2012. Wodę do analiz pobierano w czterech punktach: dopływie wody do zbiornika (Z01 – Bajerka; Z05 – Wisła); cofce zbiornika (Z09) oraz centralnej części, Głęboczku (Z08). Przeprowadzono analizy aktywności metabolicznej mikroorganizmów autochtonicznych w obecności 31 substratów organicznych. Wyniki i ich omówienie Zastosowane metody statystyczne pozwoliły na ocenę jakości wód ZG. W oparciu o serie 10 letnich badań fizykochemicznych zaobserwowano postępującą poprawę jakości wód zbiornika. Analizy pokazały również zróżnicowanie przestrzenne wód. Pod względem fizykochemicznym wyraźnie wyróżniał się punkt Z05. Jego odrębność potwierdziła również zwiększona różnorodność funkcjonalna mikroorganizmów, wyznaczona w oparciu o analizy z użyciem systemu Biolog®EcoPlate. Analizy profili metabolicznych (CLPP) zespołów mikroorganizmów ZG z wykorzystaniem metody Biolog® były porównywalne z wynikami przeprowadzonych wcześniej analiz fosfolipidowych kwasów tłuszczowych (PLFA) oraz analiz metagenomicznych. Wydaje się, że metoda CLPP wsparta analizami kinetyki rozkładu różnych źródeł węgla przez mikroorganizmy obecne w danym środowisku może stanowić skuteczną alternatywę dla metod metagenomicznych oraz biochemicznych, opartych na analizach kwasów tłuszczowych. Przeprowadzona analiza korelacji pomiędzy wartością parametrów fizykochemicznych, a aktywnością enzymatyczną mikroorganizmów wyznaczoną na podstawie danych z płytek Biolog®EcoPlate wskazała na wysoki potencjał tej metody w ocenie stanu ekologicznego zbiorników wodnych. Wnioski Zastosowane analizy statystyczne pozwoliły na obserwacje zmienności sezonowej oraz jakości wód Zbiornika Goczałkowickiego. Wykorzystanie systemu Biolog umożliwiło szybką i skuteczna ocenę różnorodności ekologicznej w wodach zbiornika. Uważa się, iż metoda ta może stanowić tanie i skuteczne narzędzie oceny potencjału ekologicznego zbiorników wodnych. Literatura 1. Christian B.W., Lind O.T. 2006. Key issues concerning Biolog use for aerobic and anaerobic freshwater bacterial community-level physiological profiling. Internat Rev Hydrobiol 91(3):257-268 2. Stanimirova I., Woźnica A., Płociniczak T., Kwaśniewski M., Karczewski J. 2016. A modified weighted mixture model for the interpretation of spatial and temporal changes in the microbial communities in drinking water reservoirs using compositional phospholipid fatty acid data. Talanta 1(160):148-56 3. Traczewska T.M. 2012. Problemy ekologiczne zbiorników retencyjnych w aspekcie ich wielofunkcyjności. European Symposium Anti-Flood Defences – Today’s Problems, Paris – Orleans 4. www.zizozap.pl THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 51 Biolog®system as a tool for water quality monitoring in case of the Goczałkowice reservoir Paweł WCISŁO, Filip GRELA, Piotr CYGANIK, Agnieszka GETINGER, Roksana GANDZIARSKA, Izabela GREŃ, Justyna MICHALSKA, Andrzej WOŹNICA Department of Biochemistry, Faculty of Biology and Environmental Protection;University of Silesia, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: pwcislo@us.edu.pl; tel. +48 502 092 814 Introduction Multifunctional dam reservoirs play important functions in water management. They regulate water relations by mitigating the flood wave, keeping the stream flows and supplying people with water and energy. They also provide the protection for aquatic environments and others ecosystems that are associated with them. Multifunctional dam reservoirs of Upper Silesia territory also serve as a recreational places for the inhabitants of this region. This implies the necessity to monitor the ecological status of these reservoirs, especially in the case of reference ones, which are reference sites for water quality assessment in Poland. It is necessary to look for new and effective methods for the assessment of the ecological potential of waters. Aims of the work Evaluation of the potential use of the Biolog® EcoPlate system in the analysis of the ecological potential of water reservoirs by determination of the relationship between physicochemical properties of water and metabolic potential of their heterotrophic microorganisms. Materials and methods Reservoir Goczałkowice (RG) was used as a model object in the research. A series of 10 years results of the physicochemical analysis of reservoir’s water was obtained from the Provincial Environment Protection Inspectorate (2007-2017) and ZiZOZap project (2010-2012). Data from CORINE Land Cover 2012 was used for the analysis of pressure. The water in Goczałkowice reservoir was analyzed in four points: water inflow to the reservoir (Z01 – Bajerka; Z05 – Vistula), the back-water reach of the reservoir (Z09) and the central part of the reservoir – maximum depth point (Z08). Metabolic activity of autochthonic microorganisms was analyzed in the presence of 31 organic substrates. Results and discussion Applied statistical methods allowed for the assessment of RG water quality. Based on the 10 years series of physicochemical studies, a progressive improvement of reservoir water quality has been observed. Performed analyses showed also the spatial diversity of water in Goczałkowice reservoir. Point Z05 displayed distinct physicochemical profile. Its distinctiveness was confirmed by increase of the functional diversity of heterotrophic microorganisms, based on the analyses from the Biolog® EcoPlate system. Analyses of metabolic profiles (CLPP) microorganisms from RG using the Biolog® method was comparable with the previous results of phospholipid fatty acids (PLFA) and metagenomic analyses. It is thought that CLPP method, supported with kinetic analyses of utilization of different carbon sources by heterotrophic microorganisms in a given environment, may provide an effective alternative for metagenomic methods and biochemical ones, based on phospholipid fatty acids analyses. The analysis of the correlation between physicochemical parameters and microbial enzymatic activity, determined on the basis of Biolog®EcoPlate data, indicated the high potential of this method in the assessment of ecological status of water reservoirs. Conclusions Applied statistical analyses allowed to observe the seasonal fluctuations and water quality of the Goczałkowice reservoir. The use of the Biolog® EcoPlate system allowed a quick and effective assessment of the ecological diversity of the reservoir’s waters. It is thought that Biolog® EcoPlate method can be a cheap and effective tool for the assessment of the environmental potential of water reservoirs. References 1. Christian BW, Lind OT. 2006. Key issues concerning Biolog use for aerobic and anaerobic freshwater bacterial community-level physiological profiling. Internat Rev Hydrobiol 91(3):257-268 2. Stanimirova I., Woźnica A., Płociniczak T., Kwaśniewski M., Karczewski J. 2016. A modified weighted mixture model for the interpretation of spatial and temporal changes in the microbial communities in drinking water reservoirs using compositional phospholipid fatty acid data. Talanta 1(160):148-56 3. Traczewska T.M. 2012. Problemy ekologiczne zbiorników retencyjnych w aspekcie ich wielofunkcyjności. European Symposium Anti-Flood Defences – Today’s Problems, Paris – Orleans 4. www.zizozap.pl 52 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Zastosowanie metod oceny stanu ekologicznego wód płynących w monitoringu siedlisk przyrodniczych na przykładzie rzek ze zbiorowiskami włosieniczników (Ranunculion fluitantis) Dariusz HALABOWSKI, Iga LEWIN, Agnieszka SOWA Katedra Hydrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: iga.lewin@us.edu.pl Wstęp Przystąpienie Polski do Unii Europejskiej w roku 2004 wiąże się z realizacją zadań wynikających z konieczności wdrażania wytycznych Ramowej Dyrektywy Wodnej Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej (Directive 2000/60/EC). Dyrektywa ta zakłada ocenę stanu ekologicznego wód płynących na podstawie elementów biologicznych (fitoplankton, fitobentos, makrofity, makrobezkręgowce bentosowe, ichtiofauna) oraz elementów wspierających element biologiczny, tj. badania hydromorfologiczne oraz parametry fizyczno-chemiczne wody. Zaadaptowana do polskich warunków Makrofitowa Metoda Oceny Rzek (MMOR) pozwala na określenie stopnia degradacji wód płynących (Szoszkiewicz i inni 2010). Natomiast River Habitat Survey (RHS) jest systemem oceny jakości rzek odnoszącym się do ich warunków hydromorfologicznych umożliwiającym m.in. określenie stopnia ich naturalności i stopnia przekształcenia antropogenicznego (Szoszkiewicz i inni 2012). Obie te metody są niezbędne w monitoringu siedlisk przyrodniczych, tj. siedliska 3260: Nizinne i podgórskie rzeki ze zbiorowiskami włosieniczników (Ranunculion fluitantis) (Council Directive 92/43/EEC, Szoszkiewicz, Gebler 2012). Cele pracy Zastosowanie metod oceny stanu ekologicznego wód płynących w monitoringu siedliska przyrodniczego 3260: Nizinne i podgórskie rzeki ze zbiorowiskami włosieniczników (Ranunculion fluitantis) zgodnie z założeniami Ramowej Dyrektywy Wodnej Unii Europejskiej i Dyrektywy Siedliskowej (rzeka Korzenica, Ekoregion 14). Wyniki i ich omówienie W monitorowanym odcinku rzecznym w latach 2011 i 2016 odnotowano występowanie typowych dla tego siedliska przyrodniczego gatunków (Ranunculus fluitans, Callitriche hamulata, Potamogeton nodosus, Fontinalis antipyretica). Elementy biologiczne (makrofity) badanego stanowiska w Korzenicy i wartość Makrofitowego Indeksu Rzecznego (MIR) wskazują na bardzo dobry stan ekologiczny JCW (jednolitych części wód) – w tym przypadku całej rzeki. Elementy wspierające elementy hydromorfologiczne i parametry fizyczno- chemiczne wody wskazują na umiarkowany stan ekologiczny. Wnioski Ocena ogólna w oparciu o parametry siedliska przyrodniczego oraz wskaźnik specyficznej struktury i funkcji wykazała stan niezadawalający badanego siedliska (U1) (obecność gatunków obcych, stopień przekształcenia antropogenicznego, lokalizacja stanowiska badawczego). Literatura 1. Council Directive 92/43/EEC. Council Directive 92/43/EEC of 21 May 1992 on the conservation of natural habitats and of wild fauna and flora 2. Directive 2000/60/EC. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy 3. Szoszkiewicz K. Gebler D. 2012. Nizinne i podgórskie rzeki ze zbiorowiskami włosieniczników (Ranunculion fluitantis). W: Mróz W (red) Monitoring siedlisk przyrodniczych. Przewodnik metodyczny, część druga, ss. 204–217 4. Szoszkiewicz K., Zbierska J., Jusik S., Zgoła T. 2010. Makrofitowa Metoda Oceny Rzek. Podręcznik metodyczny do oceny i klasyfikacji stanu ekologicznego wód płynących w oparciu o rośliny wodne. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, ISBN 978-83-61320-81-4, Poznań, ss. 81 5. Szoszkiewicz K., Zgoła T., Jusik S,. Hryc-Jusik B., Dawson F.H., Raven P. 2012. Hydromorfologiczna ocena wód płynących. Podręcznik do badań terenowych według metody River Habitat Survey w warunkach Polski, wydanie 7 (zmienione). Bogucki Wydawnictwo Naukowe, ISBN 978-83-63400-17-0, Poznań-Warrington, ss. 164 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 53 Applying the methods to assess the ecological status of flowing waters in the monitoring of natural habitats on the example of rivers with water crowfoot communities (Ranunculion fluitantis) Dariusz HALABOWSKI, Iga LEWIN, Agnieszka SOWA Department of Hydrobiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Bankowa 9, 40-007 Katowice, Poland; e-mail: iga.lewin@us.edu.pl Introduction Poland's accession to the European Union in 2004 is related to the implementation of the tasks resulting from the requirements of the Framework Directive of the European Parliament and Council of the European Union (Directive 2000/60/EC). This Directive provides an assessment of the ecological status of flowing waters based on the biological elements (phytoplankton, phytobenthos, macrophytes, benthic macroinvertebrates, ichthyofauna) and the elements that support the biological element, i.e. hydromorphological surveys and the physical and chemical parameters of water. The Macrophyte Methods for Rivers (MMOR) which was adapted to the Polish conditions allows the degree of the degradation of flowing waters to be determined (Szoszkiewicz et al. 2010). The River Habitat Survey (RHS) is a method that is designed for the hydromorphological assessment of rivers in terms of the assessing their degrees of naturalness or anthropogenic transformations (Szoszkiewicz et al. 2012). Both of these methods are essential tools to monitor natural habitats, i.e. Habitat 3260: Lowland and foothill rivers with water crowfoot communities (Ranunculion fluitantis) (Council Directive 92/43/EEC; Szoszkiewicz, Gebler 2012). Aims of the work To apply the methods for assessing the ecological status of flowing waters in monitoring of natural habitat 3260: Lowland and foothill rivers with water crowfoot communities (Ranunculion fluitantis) in accordance with the EU Water Framework Directive and the Habitats Directive (The Korzenica River, Ecoregion 14). Results and discussion The occurrence of typical species for this habitat was recorded in the monitored river section in 2011 and 2016 (Ranunculus fluitans, Callitriche hamulata, Potamogeton nodosus, Fontinalis antipyretica). The biological elements (macrophytes) and the value of the Macrophyte Index for Rivers (MIR) indicated a very good ecological status of the river sections – in this case the entire river. The hydromorphological elements and physical and chemical parameters of the water indicated a moderate ecological status. Conclusions The overall assessment based on the natural habitat parameters and the index of specific structure and function indicated an unsatisfactory status of the habitat (U1) (presence of alien species, degree of anthropogenic transformation, location of the sampling site). References 1. Council Directive 92/43/EEC. Council Directive 92/43/EEC of 21 May 1992 on the conservation of natural habitats and of wild fauna and flora 2. Directive 2000/60/EC. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy 3. Szoszkiewicz K. Gebler D. 2012. Nizinne i podgórskie rzeki ze zbiorowiskami włosieniczników (Ranunculion fluitantis). W: Mróz W (red) Monitoring siedlisk przyrodniczych. Przewodnik metodyczny, część druga, ss. 204–217 4. Szoszkiewicz K., Zbierska J., Jusik S., Zgoła T. 2010. Makrofitowa Metoda Oceny Rzek. Podręcznik metodyczny do oceny i klasyfikacji stanu ekologicznego wód płynących w oparciu o rośliny wodne. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, ISBN 978-83-61320-81-4, Poznań, ss. 81 5. Szoszkiewicz K., Zgoła T., Jusik S,. Hryc-Jusik B., Dawson F.H., Raven P. 2012. Hydromorfologiczna ocena wód płynących. Podręcznik do badań terenowych według metody River Habitat Survey w warunkach Polski, wydanie 7 (zmienione). Bogucki Wydawnictwo Naukowe, ISBN 978-83-63400-17-0, Poznań-Warrington, ss. 164 54 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Ocena stanu ekologicznego wód wybranych typów abiotycznych rzek Górnego Śląska na podstawie makrobezkręgowców bentosowych Sylwia PAWLIKOWSKA, Magdalena RÓŻYCKA, Aleksandra WYBRANIEC, Mirosław ŚMIETANA, Iga LEWIN, Aneta SPYRA Katedra Hydrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: iga.lewin@us.edu.pl Wstęp Zgodnie z założeniami Ramowej Dyrektywy Wodnej Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej (Directive 2000/60/EC) ocena stanu ekologicznego rzek w Polsce prowadzona jest w oparciu o elementy biologiczne (fitoplankton, fitoplankton, fitobentos, makrofity, makrobezkręgowce bentosowe, ichtiofauna) oraz elementy wspierające element biologiczny (hydromorfologia, właściwości fizyczno-chemiczne wody). Na podstawie metodyki wielosiedliskowego poboru prób makrobezkręgowców bentosowych w rzekach Multi- Habitat Sampling (MHS) i metodyki standardowych procedur laboratoryjnych oblicza się Polski Wielometryczny Wskaźnik Stanu Ekologicznego Rzek (MMI_PL) (Bis, Mikulec 2013). Wartość tego indeksu wraz z uwzględnieniem kluczowych parametrów środowiskowych rzek m.in. wielkości obszaru dorzecza, wysokości bezwzględnej, rodzaju podłoża geologicznego (typologia abiotyczna rzek) umożliwia ostateczną ocenę stanu ekologicznego wód. Cele pracy Ocena stanu ekologicznego wód wybranych typów abiotycznych rzek Górnego Śląska na podstawie makrobezkręgowców bentosowych zgodnie z wymaganiami Ramowej Dyrektywy Wodnej Unii Europejskiej i państwowego monitoringu środowiska. Wyniki i ich omówienie Badania prowadzone są w latach 2016-2017 na stanowiskach w wybranych rzekach Górnego Śląska zgodnie z metodyką Multi-Habitat Sampling (norma europejska EN 1650:2012) (Directive 2014/101/EU). Badaniami objęto Czarną Przemszę przed ujściem do Zbiornika Przeczyce (Ekoregion 14, typ abiotyczny nr 6: potok wyżynny węglanowy z substratem drobnoziarnistym) oraz Dziechcinkę przed ujściem do Wisły (Ekoregion 10, typ abiotyczny nr 12: potok fliszowy). Analiza parametrów fizyczno-chemicznych wody (Dz. U. 2016) wykazała niższe wartości wskaźników charakteryzujących zasolenie (przewodność elektryczna, substancje rozpuszczone, siarczany, chlorki, wapń, twardość ogólna), jak również zakwaszenie (zasadowość ogólna) i warunki biogenne (amoniak, azotyny, azotany, fosforany) w Dziechcince w porównaniu z Czarną Przemszą. Realizowane badania terenowe oraz obliczone na ich podstawie wartości Polskiego Wielometrycznego Wskaźnika Stanu Ekologicznego Rzek (MMI_PL) umożliwią ostateczną ocenę stanu ekologicznego obu rzek. Wnioski Powyższe badania dotyczące oceny stanu ekologicznego wód płynących na podstawie elementów biologicznych (makrobezkręgowce bentosowe) i elementów wspierających badania biologiczne mają charakter aplikacyjny i w pełni umożliwiają realizację zadań wynikających z wdrażania wytycznych Ramowej Dyrektywy Wodnej Unii Europejskiej i państwowego monitoringu środowiska. Literatura 1. Bis B., Mikulec A. 2013. Przewodnik do oceny stanu ekologicznego rzek na podstawie makrobezkręgowców bentosowych. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa 2. Directive 2000/60/EC. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy 3. Directive 2014/101/EU. Commission Directive 2014/101/EU of 30 October 2014 amending Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council establishing a framework for Community action in the field of water policy 4. Dz. U. 2016. Dziennik Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej, poz. 1187. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lipca 2016 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 55 Assessment of the ecological status of the selected abiotic types of rivers in Upper Silesia based on benthic macroinvertebrates Sylwia PAWLIKOWSKA, Magdalena RÓŻYCKA, Aleksandra WYBRANIEC, Mirosław ŚMIETANA, Iga LEWIN, Aneta SPYRA Department of Hydrobiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Bankowa 9, 40-007 Katowice, Poland; e-mail: iga.lewin@us.edu.pl Introduction The assessment of the ecological status of the rivers in Poland is based on biological elements (phytoplankton, phytobenthos, macrophytes, benthic macroinvertebrates and ichthyofauna) in accordance with the requirements of the European Union Water Framework Directive (Directive 2000/60/EC). The hydromorphological, physical and chemical elements that support these biological elements are applied as well. The Multi Habitat Sampling (MHS) method is applied in the field to collect benthic macroinvertebrates. The values of the multimetric MMI PL index for the biological water quality assessment in streams are calculated after the field and laboratory surveys (Bis, Mikulec 2013). The values of the multimetric MMI PL index including the key environmental parameters of rivers, e.g. the size of the river catchment, altitude, type of geological substratum (river abiotic typology) permit the final assessment of the ecological status of waters. Aims of the work The assessment of the ecological status of the selected abiotic types of rivers in Upper Silesia based on the benthic macroinvertebrates in accordance with the requirements of the European Union Water Framework Directive and the state environmental monitoring regulations. Results and discussion The survey was carried out in the years 2016-2017 at sampling sites in selected rivers of Upper Silesia in accordance with the Multi Habitat Sampling (MHS) method (European standard EN 1650:2012) (Directive 2014/101/EU). The study covered the Czarna Przemsza River before the entrance to Zbiornik Przeczyce (Ecoregion 14, abiotic type 6: upland calcareous stream with fine-grained substrate) and the Dziechcinka River before the entrance to the Vistula (Ecoregion 10, abiotic type 12: flysch stream). Analyses of the physical and chemical parameters of the water showed lower values of the salinity indices (conductivity, the total dissolved solids, sulphates, chlorides, calcium, hardness) and acidity indices (ammonium, nitrites, nitrates, phosphates) in the Dziechcinka River compared to the Czarna Przemsza River. The field studies and the calculation of the values of the multimetric MMI PL index permitted the final assessment of the ecological status of both rivers. Conclusions The above studies on the assessment of ecological status of rivers based on biological elements (benthic macroinvertebrates) and the elements that support biological research have an application character and fully permit the implementation of the tasks resulting from the requirements of the EU Water Framework Directive and the state environmental monitoring regulations. References 1. Bis B., Mikulec A. 2013. Przewodnik do oceny stanu ekologicznego rzek na podstawie makrobezkręgowców bentosowych. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa 2. Directive 2000/60/EC. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy 3. Directive 2014/101/EU. Commission Directive 2014/101/EU of 30 October 2014 amending Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council establishing a framework for Community action in the field of water policy 4. Dz. U. 2016. Dziennik Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej, poz. 1187. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lipca 2016 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych 56 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Kryptobioza i encystacja niesporczaków jako odpowiedź na czynniki stresu środowiskowego Kamil JANELT1, Magdalena DOMAGAŁA1, Michaela CZERNEKOVÁ2,3, Izabela POPRAWA1 1Katedra Histologii i Embriologii Zwierząt, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, 2Faculty of Medicine, Charles University, Prague, Czech Republic; 3School of Education and Environment, Kristianstad University, Kristianstad, Sweden; e-mail: kamil.janelt@gmail.com Wstęp Niesporczaki są bezkręgowcami mikroskopijnych rozmiarów, które zasiedlają wody morskie, słodkie oraz siedliska lądowe, jednak nawet w ekosystemach lądowych do aktywnego życia potrzebują wody. Liczne gatunki wykazują zdolność do wchodzenia w stan kryptobiozy oraz diapauzę. W zależności od czynnika stresu środowiskowego w obrębie kryptobiozy niesporczaków wyróżnia się anhydrobiozę, osmobiozę, anoksybiozę oraz kryobiozę. Do diapauzy zaliczyć można obecnie encystację oraz zdolność do składania jaj spoczynkowych. Różnorodne czynniki środowiskowe mogą warunkować wchodzenie niesporczaków w stan kryptobiozy lub diapauzę. Kryptobioza może być wywołana przez: brak wody (anhydrobioza), stres osmotyczny (osmobioza), niewystarczającą ilość tlenu lub jego brak (anoksybioza) oraz bardzo niską temperaturę (kryobioza) (Halberg i in. 2013, Nelson i in. 2015) . Za środowiskowe czynniki indukujące diapauzę uważa się między innymi temperaturę, zmiany pH czy niską zawartość tlenu w wodzie (Węglarska 1957). Stan kryptobiozy oraz diapauza pozwalają przetrwać niesporczakom niekorzystne zmiany zachodzące w zajmowanym przez nie środowisku oraz zasiedlanie środowisk ekstremalnych. Do badań wybrano cztery gatunki niesporczaków należących do gromady Eutardigrada, rzędu <a href="/tags/Parachela_(tardigrade)/" rel="tag">Parachela</a>: Dactylobiotus dispar (Murray, 1907), Macrobiotus polonicus (Pilato, Kaczmarek, Michalczyk & Lisi, 2003), Thulinius ruffoi (Bertolani, 1982) oraz Richtersius coronifer (Richters, 1903). Osobniki Dactylobiotus dispar, Macrobiotus polonicus oraz Thulinius ruffoi zostały zebrane na terenie Polski natomiast Richtersius coronifer został zebrany w Szwecji. Cele pracy Analiza odpowiedzi niesporczaków na działanie wybranych stresorów środowiskowych. Wyniki i ich omówienie Wszystkie spośród analizowanych gatunków charakteryzują się zdolnościami do wchodzenia w stany kryptobiozy lub diapauzę reprezentowaną przez zdolność do encystacji. Zarówno Macrobiotus polonicus jak i Richtersius coronifer wykazywały zdolność do wchodzenia w stan anhydrobiozy indukowanej drastycznym zmniejszeniem się ilości wody w ich otoczeniu. Osobniki ulegały stopniowemu obkurczaniu ciała tworząc w efekcie cystę-baryłkę (ang. tun). W tym stadium ich metabolizm był maksymalnie zredukowany. Krótko po nawodnieniu (około 2 godziny) wracały do aktywnego życia. Osobniki należące do gatunków Dactylobiotus dispar i Thulinius ruffoi wykazywały zdolność do encystacji, która objawia się wytworzeniem przetrwalnikowych form w postaci cyst (ang. cyst). Czynnikiem inicjującym powstawanie cyst w przypadku D. dispar może być zmiana pH, natomiast u T. ruffoi pogorszenie warunków hodowli (zmiana pH i obniżenie zawartości tlenu w wodzie). W przypadku encystacji również następuje zwolnienie procesów metabolicznych ale nie tak radykalne jak w przypadku anhydrobiozy. Wnioski Wszystkie analizowane gatunki wykazywały zdolność do radzenia sobie z działaniem stresorów środowiskowych. Macrobiotus polonicus oraz Richtersius coronifer wykazują zdolność do wchodzenia w stan anhydrobiozy natomiast Dactylobiotus dispar oraz Thulinius ruffoi mają zdolność tworzenia cyst (encystacja). Literatura 1. Halberg K.A., Jørgensen A., Møbjerg N. 2013. Desiccation tolerance in the <a href="/tags/Tardigrade/" rel="tag">tardigrade</a> Richtersius coronifer relies on muscle mediated structural reorganization. PLOS ONE 8(12):1–10 2. Nelson D.R., Guidetti R., Rebecchi L. 2015. Tardigrada. In: Thorp J, Rogers DC, eds. Ecology and general biology: Thorp and Covich’s freshwater invertebrates, 4th edn. Vol. 1. Ecology and General Biology. Oxford: Elsevier, 347 – 380 3. Węglarska B. 1957. On the Encystation in Tardigrada, Part First. Zool Pol 8(4): 315-324 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 57 Cryptobiosis and encystation of tardigrades as a response to environmental stress factors Kamil JANELT1, Magdalena DOMAGAŁA1, Michaela CZERNEKOVÁ2,3, Izabela POPRAWA1 1Department of Animal Histology and Embryology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Katowice, Poland; 2Faculty of Medicine, Charles University, Prague, Czech Republic; 3School of Education and Environment, Kristianstad University, Kristianstad, Sweden; e-mail: kamil.janelt@gmail.co Introduction Tardigrades are microscopic invertebrates, that are widespread in terrestrial, freshwater and marine habitats throughout the globe. Many species have the ability to cryptobiosis or diapause. Depending on the environmental stressors, four types of cryptobiosis can be distinguished: anhydrobiosis, osmobiosis, anoxybiosis and cryobiosis. Diapause includes encystation and resting eggs. Cryptobiosis in tardigrades can be caused by: lack of water – desiccation (anhydrobiosis), high salt concentration (osmobiosis), lack of oxygen (anoxybiosis) and very low temperatures – freezing (cryobiosis) (Halberg et al. 2013, Nelson et al. 2015). The environmental factors that induce diapause are: temperature, changes of pH and low concentration of the oxygen in water (Węglarska 1957). Cryptobiosis and diapause allow tardigrades to survive changes of environmental conditions and to survive in extreme environments. As the objects for studies we chose four tardigrade species belonging to class Eutardigrada, order Parachela: Dactylobiotus dispar (Murray 1907), Macrobiotus polonicus (Pilato, Kaczmarek, Michalczyk & Lisi 2003), Thulinius ruffoi (Bertolani 1982) and Richtersius coronifer (Richters 1903). The specimens of Dactylobiotus dispar, Macrobiotus polonicus and Thulinius ruffoi were collected in Poland while the specimens of Richtersius coronifer were collected in Sweden. Aims of the work Analysis of tardigrades response to selected environmental stressors. Results and discussion All analyzed species have the ability to cryptobiosis or diapause (encystation). Both Macrobiotus polonicus and Richtersius coronifer can enter anhydrobiosis induced by drastic reduction in the amount of water in environment. The specimens underwent contraction and formed a tun. During anhydrobiosis animal metabolism is almost arrested. Shortly after rehydratation (2 h) animals returned to active life. Specimens of Dactylobiotus dispar and Thulinius ruffoi have the ability to encystation – they form cysts. The initiator of cyst formation in D. dispar may be a change in pH while in T. ruffoi deterioration of culture conditions (change in pH and lower oxygen content in water). In the case of the encystation slow down of the metabolic processes also occurs, but it is not as radical as in the case of anhydrobiosis. Conclusions All analyzed species have the ability to cope with environmental stressors. Macrobiotus polonicus and Richtersius coronifer can enter anhydrobiosis while Dactylobiotus dispar and Thulinius ruffoi have the ability to encystation. References 1. Halberg K.A., Jørgensen A., Møbjerg N. 2013. Desiccation tolerance in the tardigrade Richtersius coronifer relies on muscle mediated structural reorganization. PLOS ONE 8(12):1–10 2. Nelson D.R., Guidetti R., Rebecchi L. 2015. Tardigrada. In: Thorp J, Rogers DC, eds. Ecology and general biology: Thorp and Covich’s freshwater invertebrates, 4th edn. Vol. 1. Ecology and General Biology. Oxford: Elsevier, 347 – 380 3. Węglarska B. 1957. On the Encystation in Tardigrada, Part First. Zool Pol 8(4): 315-324 58 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Czerwiec polski Porphyrophora polonica (L.) (Hemiptera, Coccoidea, Margarodidae) na Górnym Śląsku Małgorzata KALANDYK-KOŁODZIEJCZYK¹, Teresa SZKLARZEWICZ², Anna MICHALIK², Ewa SIMON¹ ¹Katedra Zoologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ²Zakład Biologii Rozwoju i Morfologii Bezkręgowców, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie; e-mail: malgorzata.kalandyk@us.edu.pl, tel.519 197 381 Wstęp Czerwiec polski Porphyrophora polonica (L.) jest polifagiem żerującym na roślinach z kilkunastu rodzin. Występuje zwykle w płatach muraw psammofilnych i kserotermicznych. Dawniej był wykorzystywany do pozyskiwania czerwonego barwnika używanego do farbowania m.in. tkanin I pergaminu (Jakubski 1934). Na skutek redukcji powierzchni siedlisk czerwiec polski zaczął stopniowo zanikać. Obecnie gatunek ten jest uznawany za zagrożony wyginięciem, nie został jednak objęty ochroną (Łagowska i in. 2006). Cele pracy Przystępując do badań przyjęto następujące cele: określenie częstości występowania czerwca polskiego w obrębie muraw Górnego Śląska oraz oszacowanie wpływu przekształceń siedlisk na jego występowanie na badanym obszarze. Wyniki i ich omówienie Badania terenowe prowadzono w latach 2013-2015 na 30 powierzchniach obejmujących płaty muraw zlokalizowanych w kilkudziesięciu miejscowościach Górnego Śląska. Występowanie czerwca polskiego stwierdzono jedynie na dwóch powierzchniach badawczych: luźnej murawie szczotlichowej na Pustyni Błędowskiej (Chechło, pow. 1) oraz w płacie murawy kserotermicznej położonej w Bobrownikach Śląskich- Piekarach Rudnych (dzielnica Tarnowskich Gór, pow. 2). Oba stanowiska były znane z literatury (Łagowska i in. 2006; Kalandyk i Węgierek 2010). Na dwóch wymienionych powierzchniach zaobserwowano larwy (tzw. cysty) żerujące na korzeniach jastrzębca kosmaczka oraz znaleziono martwe samice w glebie. W ostatnim roku badań czerwiec polski nie został stwierdzony na żadnej powierzchni badawczej. Pomimo intensywnych poszukiwań, nie potwierdzono stanowiska z Klucz (obszar Pustyni Błędowskiej), gdzie zaledwie 20 lat temu występowały liczne kolonie P. polonica na korzeniach czerwca trwałego. Na terenie, na którym występował czerwiec polski, obecnie organizowane są rajdy samochodów terenowych, co spowodowało zniszczenie pokrywy roślinnej i zanik rośliny żywicielskiej tego gatunku. Inne miejsca jego występowania tj. płaty muraw kserotermicznych i psammofilnych, zostały zalesione, wykorzystane pod zabudowę lub stały się miejscem składowania odpadów. Wnioski Czerwiec polski bardzo rzadko występuje na obszarze Górnego Śląska. Jedną z najważniejszych przyczyn zanikania tego gatunku jest niewątpliwie zmniejszanie powierzchni jego siedlisk na skutek m.in. ich mechanicznego niszczenia oraz zabudowywania. Degradacja lub dewastacja środowiska przyrodniczego spowodowała znaczne zmniejszenie liczby stanowisk czerwca polskiego obserowane w ostatnich kilkudziesięciu latach w różnych regionach Polski. Objęcie P. polonica ścisłą ochroną gatunkową oraz ochrona siedlisk, na których występuje, mogą przyczynić się do wzrostu liczebności jego populacji. Literatura 1. 1. Jakubski A. 1934. Czerwiec polski (Porphyrophora polonica (L.)). Studium historyczne ze szczególnym uwzględnieniem roli czerwca w historii kultury: Wyd. Kasy im. Mianowskiego Instytutu Popierania Nauki, Warszawa. Pałac Staszica. 502 ss. 2. 2. Kalandyk M., Węgierek P. 2010. Scale <a href="/tags/Insect/" rel="tag">insects</a> (Hemiptera, <a href="/tags/Sternorrhyncha/" rel="tag">Sternorrhyncha</a>, Coccoidea) of selected plant communities in the eastern part of Garb Tarnogórski. Annals of the Upper Silesian Museum in Bytom. The Monograph, Entomology 19: 116 ss. 3. 3. Łagowska B., Golan K., Stepaniuk K. 2006. Występowanie Porphyrophora polonica (L.) (Hemiptera, Margarodidae) w Polsce oraz uwagi o jego cyklu życiowym: Wiad. entomol. 25 (1): 5-14 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 59 Polish cochineal scale Porphyrophora polonica (L.) (Hemiptera, Coccoidea, Margarodidae) in Upper Silesia Małgorzata KALANDYK-KOŁODZIEJCZYK¹, Teresa SZKLARZEWICZ², Anna MICHALIK², Ewa SIMON¹ ¹ Department of Zoology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice, Poland; ²Department of Developmental Biology and Morphology of Invertebrates, Institute of Zoology, Jagiellonian University, Kraków, Poland; e-mail: malgorzata.kalandyk@us.edu.pl, tel. +48 519 197 381 Introduction Polish cochineal scale Porphyrophora polonica (L.) is a polyphagous species which feeds on plants belonging to several families. It occurs mostly in psammophilous and xerothermic grasslands. Formerly it was utilized as a source of red <a href="/tags/Dye/" rel="tag">dye</a> applicable to coloring e.g. fabrics and parchment (Jakubski 1934). Because of the habitat reductions the Polish cochineal scale has started disappearing. At present this species is considered as likely to become extinct, but it has not been protected by law until now (Skalski i Szklarzewicz 1999). Aims of the work The purposes of our study are to: investigate the occurrence and distribution of P. polonica in the grasslands of Upper Silesia and estimate an influence of the habitat transformation on its occurrence in the examined area. Results and discussion Field studies were carried out between years 2013 and 2015. 30 study plots were established in grasslands located in several dozen villages or towns within the boundaries of Upper Silesia. The presence of actual species was recorded only in two study plots: in psammophilous grassland in the area of Błędowska Desert (Chechło, study plot No 1) and in xerothermic grassland located in Bobrowniki Śląskie-Piekary Rudne (district of Tarnowskie Góry, study plot No 2). Those localities were previously reported (Skalski & Szklarzewicz 1999, Kalandyk & Węgierek 2010). Nymphs of P. polonica (cysts) were observed feeding on the roots of Hieracium pilosella L in the above mentioned study plots and also dead females were found under the surface layer of the soil. Polish cochineal scale was recorded in none of the study plots last year. In spite of the intensive searching, the presence of actual species was not confirmed in Klucze (in the area of Błędowska Desert). Large colonies of P. polonica nymphs were reported from that locality only 20 years ago. Currently car and motorcycle racings take place in the former habitat of P. polonica, which has caused the devastation of plant communities and disappearance of its host plants. At present, other plots where that species was recorded, including psammophilous and xerothermic grasslands, are wooded, built-up or became sites for a disposal of waste materials. Conclusions Polish cochineal scale is a rarely recorded species in the area of Upper Silesia. One of the most important reasons for the disappearance of this species is undoubtedly the reduction of its habitat areas resulting from mechanical habitat destruction or urbanization. Degradation or devastation of environment caused the significant decrease in the number of P. polonica localities, which has been observed in different regions of Poland over a few dozen years. The protection of the species Porphyrophora polonica and its habitat may lead to the growth of its population in Poland. References 1. Jakubski A. 1934. Czerwiec polski (Porphyrophora polonica (L.)). Studium historyczne ze szczególnym uwzględnieniem roli czerwca w historii kultury: Wyd. Kasy im. Mianowskiego Instytutu Popierania Nauki, Warszawa. Pałac Staszica. 502 ss. 2. Kalandyk M., Węgierek P. 2010. Scale insects (Hemiptera, Sternorrhyncha, Coccoidea) of selected plant communities in the eastern part of Garb Tarnogórski. Annals of the Upper Silesian Museum in Bytom. The Monograph, Entomology 19: 116 ss. 3. Łagowska B., Golan K., Stepaniuk K. 2006. Występowanie Porphyrophora polonica (L.) (Hemiptera, Margarodidae) w Polsce oraz uwagi o jego cyklu życiowym: Wiad. entomol. 25 (1): 5-14 60 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Siedliska ekotonowe i zaroślowe jako lokalne centra bioróżnorodności Artur TASZAKOWSKI, Natalia KASZYCA Katedra Zoologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: artur.taszakowski@gmail.com Wstęp Ekotony, biotopy stanowiące strefę przejściową między co najmniej dwoma ekosystemami, są zamieszkiwane przez organizmy charakterystyczne dla obydwu z nich (efekt styku) oraz wykazujące specyficzność tylko dla tej strefy. Obszary te charakteryzują się często dużą bioróżnorodnością. Środowiska zaroślowe, znajdujące się na różnych etapach sukcesji, przypominają swoim charakterem strefy ekotonowe wykształcające się na styku lasu i środowisk łąkowych. W latach 2010–2016, w czasie szeroko zakrojonych, entomofaunistycznych badań terenowych prowadzonych na ternie Beskidu Niskiego i jego przedpolu, których przedmiotem były pluskwiaki różnoskrzydłe (Heteroptera), piewiki (Fulgoromorpha & Cicadomorpha) oraz chrząszcze (Coleoptera), dużą uwagę poświęcono siedliskom zaroślowym i ekotonowym. Badane zbiorowiska roślinne tego typu są trudne do sklasyfikowania ze względu na ich bardzo duże zróżnicowanie i wzajemne przenikanie, niemniej można je umieścić w klasie Rhamno-Prunetea, rzędzie Prunetalia spinosae, związku Pruno-Rubion fruticosi, oraz w klasie Trifolio-Geranietea sanguinei, rzędzie Origanetalia i związku Trifolion medii. Cele pracy Cel pracy stanowiło określenie różnorodności gatunkowej wybranych grup owadów w siedliskach ekotonowych i zaroślowych. Wyniki i ich omówienie Zebrane w czasie badań owady sklasyfikowano do ponad 850 gatunków, z czego ok. 600 występowało w omawianych typach siedlisk. Wśród nich znalazło się wiele gatunków bardzo rzadko spotykanych w Polsce m.in. Macrotylus quadrilineatus, Oncotylus viridiflavus, Adelphocoris detritus, Tingis crispata, Ceraleptus gracilicornis (Heteroptera), Scymnus suffrianioides, Agrilus sinuatus, Phytoecia nigricornis, Tachyerges rufitarsis, Denticollis borealis (Coleoptera), Arocephalus longiceps, Ribautodelphax imitans (Fulgoromorpha & Cicadomorpha), a także owady po raz pierwszy wykazane w faunie naszego kraju – piewik Criomorphus williamsi oraz pluskwiak różnoskrzydły Psallus montanus. Część gatunków odłowiona została jedynie w siedliskach zaroślowych oraz strefach ekotonowych. Związane jest to zarówno z obecnością dużej ilości odpowiednich roślin żywicielskich (m.in. Prunus spinosa, Populus tremula, Crataegus spp.), jak również specyficznych warunków środowiska, które umożliwiają bytowanie gatunków helio- i termofilnych. Wnioski Bardzo wysoka liczba (stanowiąca 75% wszystkich wykazanych) gatunków zebranych w środowiskach zaroślowych oraz strefach przejściowych zlokalizowanych na styku lasu i łąk, świadczy o tym, że spełniają one dużą rolą jako lokalne centra bioróżnorodności. Zbiorowiska tego typu wydają się często pomijane w badaniach faunistycznych, a odnalezienie w nich gatunków rzadkich oraz nowych dla entomofauny Polski sugeruje konieczność ich lepszego poznania. Literatura 1. Dąbrowska-Prot E. 1995. The effect of forest-field ecotones on entomofauna biodiversity and its functioning in agricultural landscape. Ekol. pol. 43: 51-78 2. Taszakowski A. 2012. Lądowe pluskwiaki różnoskrzydłe (Hemiptera: Heteroptera) doliny górnej Ropy. Acta Entomologica Silesiana 20: 37-54 3. Taszakowski A., Walczak M., Morawski M., Baran B. 2015. Piewiki (Hemiptera: Fulgoromorpha et Cicadomorpha) Beskidu Wschodniego. Acta entomologica silesiana 23 (online 013): 1-14 4. Taszakowski A., Kaszyca N., Mazur M. A. 2017. Materiały do znajomości ryjkowców (Coleoptera: Curculionoidea) Beskidu Wschodniego. Acta entomologica silesiana 25 (online 006): 1-18 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 61 Ecotone and scrubs habitats as local biodiversity centers Artur TASZAKOWSKI, Natalia KASZYCA Department of Zoology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; e-mail: artur.taszakowski@us.edu.pl Introduction Ecotones are biotopes which form the transition area between at least two ecosystems. They are inhabited by the organisms characteristic for both of them (edge effects) and specific only for this zone. These areas are often characterized by high biodiversity. The scrub environments, which are at various stages of succession, similarly to ecotone zones occur at the junction of forest and meadow environments. In the years 2010–2016, wide- ranged, entomofaunistic field research, in Low Beskid and its foreground were conducted. Its subject was true bugs (Heteroptera), planthoppers and leafhoppers (Fulgoromorpha & Cicadomorpha) and <a href="/tags/Beetle/" rel="tag">beetles</a> (Coleoptera). Great attention was given to ecotone and scrubs habitats. Studied plant communities of this type, due to their very large variation and mutual penetration, are difficult to classify, however, they can be placed in the class Rhamno-Prunetea, order Prunetalia spinosae, alliance Pruno-Rubion fruticosi, and in class Trifolio-Geranietea sanguinei, order Origanetalia and alliance Trifolion medii. Aims of the work Aim of the study was to determine the species diversity of selected <a href="/tags/Insect/" rel="tag">insect</a> groups in ecotone and scrub habitats. Results and discussion Insects collected during field research were classified to over 850 species, of which about 600 occurred in these types of habitats. Among them there were many species rarely collected in Poland e.g. Macrotylus quadrilineatus, Oncotylus viridiflavus, Adelphocoris detritus, Tingis crispata, Ceraleptus gracilicornis (Heteroptera), Scymnus suffrianioides, Agrilus sinuatus, Phytoecia nigricornis, Tachyerges rufitarsis, Denticollis borealis (Coleoptera), Arocephalus longiceps, Ribautodelphax imitans (Fulgoromorpha & Cicadomorpha), as well as insects for the first time recorded in the fauna of our country – planthopper Criomorphus williamsi and true bug Psallus montanus. Some species were collected only in scrubs biotopes and ecotone areas. This is connected both with the presence of a large number of suitable host plants (among others Prunus spinosa, Populus tremula, Crataegus spp.), as well as specific environmental conditions, which enable the existence of helio- and thermophilic species. Conclusions Very high number (75% of all reported) of species collected in scrub habitats and transition areas located at the junction of forest and meadows shows that this type of habitats play a big role as local biodiversity centers. This type of communities seems to be often overlooked in faunistic studies, while the presence of rarely collected species and species new for the polish entomofauna recorded in these habitats suggests the need of giving them more attention in further research. References 1. Dąbrowska-Prot E. 1995. The effect of forest-field ecotones on entomofauna biodiversity and its functioning in agricultural landscape. Ekol. pol. 43: 51-78 2. Taszakowski A. 2012. Lądowe pluskwiaki różnoskrzydłe (Hemiptera: Heteroptera) doliny górnej Ropy. Acta Entomologica Silesiana 20: 37-54 3. Taszakowski A., Walczak M., Morawski M., Baran B. 2015. Piewiki (Hemiptera: Fulgoromorpha et Cicadomorpha) Beskidu Wschodniego. Acta entomologica silesiana 23 (online 013): 1-14 4. Taszakowski A., Kaszyca N., Mazur M. A. 2017. Materiały do znajomości ryjkowców (Coleoptera: Curculionoidea) Beskidu Wschodniego. Acta entomologica silesiana 25 (online 006): 1-18 62 OCENA STANU ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Wykorzystanie IDW przy wizualizacji rozkładu temperatury wewnątrz zwałowiska położonego w Wojkowicach Adrian ZARYCHTA1, Roksana ZARYCHTA2 1Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: adrian.zarychta@us.edu.pl; tel.: 603152211; 2MG2 w Piekarach Śląskich; e-mail: roxana_z@vp.pl; tel.: 695255922 Wstęp Eksploatacja węgla kamiennego pociąga za sobą nagromadzenie ogromnej ilości odpadów pogórniczych. Problemem jest sposób ich składowania. Zwykle deponowane są one w jednym miejscu, tworząc jednocześnie zwałowiska (na terenie Górnego Śląska to tzw. hałdy). Niewłaściwa gospodarka odpadami, pochodzącymi z górnictwa węgla kamiennego może w przyszłości skutkować ich aktywnością termiczną. Jest to uwarunkowane znaczną ilością materiału palnego, podatnego na samozapłon. Cele pracy Celem niniejszego opracowania jest określenie miejsc najgorętszych wewnątrz zwałowiska aktywnego termicznie zlokalizowanego w granicach miasta Wojkowice, przy użyciu jednej z efektywnych metod interpolacji deterministycznej – IDW (Inverse Distance Weighting), czyli metody odwrotnych odległości. Wyniki i ich omówienie W celu uzyskania graficznych prezentacji, obrazujących rozkład temperatury wewnątrz badanego zwałowiska, zastosowano metodę odwrotnych odległości. W rezultacie uzyskano precyzyjne wizualizacje miejsc potencjalnie najgorętszych, zasięg i kształt aktywności termicznej powstałych ognisk cieplnych w obrębie badanej hałdy. W celu weryfikacji poprawności zastosowanej metody wyliczono RMS (Root Mean Square), który wyniósł 0,74. Otrzymany wynik świadczy o poprawnie przeprowadzonej procedurze interpolacji. Wnioski Zaprezentowane w niniejszej pracy analizy badań pozwalają określić m.in. kierunek postępującego wypalania materiału zdeponowanego wewnątrz hałdy. Dzięki uzyskanym wynikom można efektywniej zaplanować sposób gaszenia wspomnianego zwałowiska pogórniczego oraz prognozować w nim miejsca najbardziej narażone na dalszy zapłon. Reasumując, metoda odwrotnych odległości (IDW) daje dobre wizualizacje miejsc najgorętszych we wnętrzu omawianej formy antropogenicznej. Literatura 1. Drenda J., Różański Z., Słota K., Wrona P. 2007. Zagrożenie pożarowe na zwałowiskach odpadów powęglowych. Górnictwo i Geoinżynieria 31(3/1):149-157 2. Zawadzki J. 2011. Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa:61-62 THE ASSESMENT OF THE STATE OF ENVIRONMENT 63 The IDW usage for visualization of temperature distribution inside a mine waste dump located in Wojkowice Adrian ZARYCHTA1, Roksana ZARYCHTA2 1 Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice, Poland; e-mail: adrian.zarychta@us.edu.pl, 2MG2 in Piekary Śląskie; e-mail: roxana_z@vp.pl Introduction Exploitation of hard coal is cause accumulation huge amount of mining waste. The problem is their storage. Post-mining coal wastes are usually deposited in one place. According to Drenda et al. (2007) in Upper Silesia they are called coal refuse heaps. Improper post-mining coal wastes management may result in their thermal activity in the future. This is due to the considerable amount of flammable material, which is susceptible to self- ignition. Aims of the work The aim of this study is identifying the hottest places inside the thermally active mine waste dump located in the Wojkowice using one of the effective method of deterministic interpolation the Inverse Distance Weighting (IDW). Results and discussion In order to obtain graphical representations of the temperature distribution inside the studied mine waste dump, was used the IDW. As a result obtained, precise visualization of the potentially hottest places, the extent and shape of the thermal activity inside the burning heap. To verify the correctness of the method used Root Mean Square (RMS). The procedure of interpolation was correctly performed because RMS = 0.74. Conclusions Presented in this paper research analysis allow to determine among others direction of progressive burning of material deposited inside the coal refuse heap. The obtained results allow to effectively plan how to extinguish the waste dump and predicting the places most vulnerable to ignition. The Inverse Distance Weighting gives good visualization of the hottest places in the interior of the studied anthropogenic form. References 1. Drenda J., Różański Z., Słota K., Wrona P. 2007. Zagrożenie pożarowe na zwałowiskach odpadów powęglowych. Górnictwo i Geoinżynieria 31(3/1):149-157 2. Zawadzki J. 2011. Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa:61-62 CZĘŚĆ 2 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO PART 2 THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 66 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Wybrane możliwości ograniczenia stosowania pestycydów w rolnictwie Janina GOSPODAREK Katedra Ochrony Środowiska Rolniczego, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie; e-mail: rrjgospo@cyf-kr.edu.pl, tel. 12 662 44 00 Wstęp Insektycydy są grupą pestycydów niosących największe zagrożenie dla środowiska, m.in. ze względu na swoją małą selektywność oraz powszechność stosowania. Zgodnie z obowiązującym od 2014 roku obowiązkiem przestrzegania zasad integrowanej ochrony roślin, należy dążyć do maksymalnego ograniczenia stosowania pestycydów chemicznych. Podkreślić należy także rozwijające się rolnictwo ekologiczne, które nie dopuszcza do użycia konwencjonalnych środków ochrony roślin i dla którego, w związku z tym, brak opracowanych skutecznych sposobów radzenia sobie ze szkodnikami. Wprowadzanie roślin towarzyszących głównym roślinom uprawnym, zwłaszcza takich, które produkują znaczne ilości pyłku, stanowi doskonały sposób pozwalający zwiększyć bioróżnorodność oraz stabilność agrocenoz, jak również może być alternatywą dla ochrony roślin z użyciem preparatów chemicznych. Wykorzystanie upraw wielogatunkowych jest najbezpieczniejszym sposobem walki ze szkodnikami roślin uprawnych, bo w największym stopniu zbliża pole uprawne do naturalnej biocenozy. Cele pracy Celem badań, przeprowadzonych w latach 2015-2016, było określenie wpływu roślin towarzyszących: smagliczki nadmorskiej i gorczycy białej na występowanie entomofauny w uprawie bobu oraz plonowanie tej rośliny. Dodatkowo ustalono optymalną rozstawę bobu, oceniono efektywność zabiegu przerzedzania rośliny towarzyszącej (gorczycy białej) dla wyeliminowania nadmiernej konkurencji wobec rośliny głównej oraz przeprowadzono analizę reakcji olfaktometrycznej badanych szkodników oraz wybranych ich wrogów naturalnych. Wyniki i ich omówienie Smagliczka nadmorska (Lobularia maritima L.) jako roślina towarzysząca w uprawie bobu przyczyniła się do istotnego ograniczenia liczebności mszycy burakowej (Aphis fabae Scop.). Uzyskany efekt był podobny jak w przypadku zastosowania chemicznej ochrony bobu. W przypadku chrząszczy oprzędzików Sitona spp. odnotowano nieznaczny wzrost stopnia uszkodzenia liści bobu w obecności tej rośliny towarzyszącej, ale ograniczenie odsetka brodawek korzeniowych uszkodzonych przez larwy tych szkodników, natomiast brak było wpływu na stopień uszkodzenia nasion przez strąkowca bobowego (Bruchus rufimanus Boh.). Ponadto L. maritima sprzyjała licznemu występowaniu naturalnych wrogów mszycy burakowej (głównie bzygowatych i biedronkowatych) na bobie, pomimo niezbyt licznego występowania ofiar – mszyc, dzięki temu występowanie mszyc było w znacznym stopniu ograniczone. Roślina ta również korzystnie wpłynęła na parametry morfologiczne bobu, co przełożyło się na plon nasion. Gorczyca biała także przyczyniła się do istotnego ograniczenia liczebności mszycy burakowej, ale w mniejszym stopniu niż smagliczka nadmorska. Nie wpłynęła na stopień uszkodzenia liści bobu przez chrząszcze oprzędzików, odsetek brodawek korzeniowych uszkodzonych przez larwy tych szkodników oraz masę nasion uszkodzonych przez strąkowca bobowego. Podobnie jak L. maritima gorczyca biała sprzyjała licznemu występowaniu drapieżców mszycy burakowej, jednak stosunek liczbowy drapieżcy do ofiary nie był tak korzystny jak w przypadku smagliczki nadmorskiej. Ponadto gorczyca nie wpłynęła na większość parametrów morfologicznych bobu, dzięki zachowaniu większej rozstawy, jednak uzyskany plon nasion nie różnił się istotnie od tego, który uzyskano w obiekcie niechronionym. Badania nad reakcją olfaktometryczną (odpowiedzią na bodźce zapachowe) badanych szkodników oraz wybranych ich wrogów naturalnych wykazały, że zapach gorczycy białej działa odstraszająco jedynie wobec samic strąkowca bobowego. Smagliczka nadmorska odstraszała natomiast samice oprzędzika pręgowanego, samice i samce strąkowca bobowego, natomiast przywabiała samice biedronki azjatyckiej. Powyższe wyniki zgadzają się z tendencjami zaobserwowanymi w warunkach polowych. Ze względu na brak konkurencyjności wzrostu smagliczki nadmorskiej wobec bobu, jak również brak wyraźnego wpływu większego zagęszczenia roślin bobu na ekspozycję kwiatów smagliczki dla owadów pożytecznych, nie jest konieczne zwiększenie standardowej rozstawy bobu. Najwyższy plon nasion z jednostki powierzchni uzyskano przy rozstawie 50 cm. Zabieg przerywania gorczycy białej dla wyeliminowania konkurencji wobec rośliny głównej nie przyniósł oczekiwanych rezultatów – plon nasion z poletek, gdzie zastosowano ten zabieg i tam, gdzie go nie przeprowadzono był podobny i nie różnił się istotnie z obiektem niechronionym chemicznie. Wnioski Biorąc pod uwagę uzyskane rezultaty można wskazać na duże potencjalne możliwości ochronne smagliczki nadmorskiej w ograniczaniu liczebności przede wszystkim tak groźnego szkodnika wielu roślin uprawnych jakim jest mszyca burakowa. THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 67 Selected ways of limiting the use of pesticides in agriculture Janina GOSPODAREK Department of Agricultural |Environment Protection, Faculty of Agriculture and Economics, University of Agriculture in Kraków; e-mail: rrjgospo@cyf-kr.edu.pl, phon +48 12 662 44 00 Introduction Insecticides are a group of pesticides that pose the greatest threat to the environment, among others, because of their small selectivity and their prevalence of application. In accordance with the obligation to abide by the principles of integrated plant protection, which has been in force since 2014, one must strive to limit the use of chemical pesticides as much as possible. One must also mention the ever so developing ecological agriculture, which does not allow for the use of conventional means of protecting plants and, as a result, for which there is a lack of effective ways of coping with pests. The introduction of plants that accompany the main crops, especially those that produce substantial amounts of pollen, is a great way of increasing the biodiversity and stability of the agroecosystems, and it can be an alternative for protecting plants using chemicals. The use of multispecies cultivation is the safest way of fighting against crop pests because it makes the farmland as similar to the natural biota as possible. Aims of the work The goal of the research conducted in the years of 2015-2016 was to assess the impact of companion plants – sweet alyssum and white mustard – on the prevalence of entomofauna in broad bean cultivation and in yield of this plant. In addition, the optimal spacing for broad beans has been determined, the effectiveness of thinning out the companion plant (white mustard) at a given moment of time in order to eliminate excessive competition for the main plant was assessed and an analysis of the olfactometric reaction of the studied pests and their chosen natural enemies was conducted. Results and discussion Sweet alyssum (Lobularia maritima L.) has contributed to a substantial limitation of the amount of black bean aphid (Aphis fabae Scop.) as a companion plant in broad bean cultivation. The effect was similar to the one obtained in the case of using a chemical protection of broad beans. In the case of Sitona spp., a slight increase in the scope of damage of this plant has been noted, along with a reduction of the percentage of root nodules damaged by the larvae of those pests; however, the scope of damage made to the seeds by the broad been weevil (Bruchus rufimanus Boh.) remained unchanged. Moreover, L. maritima favoured the widespread occurrence of natural enemies of A. fabae (mainly hoverflies and <a href="/tags/Coccinellidae/" rel="tag">coccinellidae</a>) on broad beans, despite the relatively low occurrence of prey – aphids; thanks to this, the occurrence of aphids was largely limited. This plant also had a positive effect on the morphological parameters of broad beans, which resulted seed yield. White mustard also contributed to the substantial limitation of the amount of A. fabae, but to a lesser extent when compared to sweet alyssum. It did not have an impact on the scope of broad bean leaf damage made by pea leaf weevils, the percentage of root nodules damaged by the larvae of these pests as well as the mass of seeds damaged by the broad bean weevil. Similarly to L. maritima, the white mustard favoured the widespread occurrence of aphid predators, but the ratio of predators to the prey was not as beneficial as in the case of sweet alyssum. Moreover, white mustard did not have an effect on most of the morphological parameters of broad beans thanks to its wider spacing; however, the obtained seed yield did not differ significantly from the one obtained in the unprotected subject. Studies concerning the olfactometric reaction (a response to aromatic stimuli) of the studied pests and their chosen natural enemies have shown that the scent of white mustard only has a deterring effect on the females of broad been weevil. On the other hand, sweet alyssum deterred the females of the pea leaf weevil, the females and males of the broad bean weevil, while attracting the females of the harlequin ladybird. The above results are in compliance with the tendencies that have been observed in field conditions. As a result of the lack of growth competition for sweet alyssum in relation to broad beans, as well as the lack of a clear impact of the larger densification of broad bean plants on the exposal of sweet alyssum flowers to useful insects, it is not required to increase the standard spacing of broad beans. The highest seed yield from one unit of area was obtained with a 50-cm spacing. The process of thinning out white mustard in order to eliminate competition for the main plant did not bring the expected results – the seed yield from fields, where this process was applied and where it was not, was similar and it did not differ significantly from the subject that was not chemically protected. Conclusions Taking into consideration the obtained results, one can point to the highly potential protective capabilities of sweet alyssum in, above all else, limiting the amount of Aphis fabae, which is a pest for many types of crops. 68 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Wpływ wybranych czynników abiotycznych na kumulację metali ciężkich przez nawłoć kanadyjską (Solidago canadensis L.) Dominika DĄBROWSKA, Łukasz STRZELECZEK, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: monika.jedrzejczyk-korycinska@us.edu.pl Wstęp Rośliny zasiedlające tereny zanieczyszczenie metalami ciężkimi, wykształciły mechanizmy adaptacyjne oraz strategie unikania stresu związanego z występowaniem tych pierwiastków w podłożu (Siwek 2008). Paramtery fizykochemiczne gleby takie jak: zawartość substancji organicznej, pojemność wodna i odczyn mają wpływ na zawartość dostępnych metali ciężkich w glebie, a także na stopień ich akumulacji w tkankach roślinnych (Siedlecka i in. 2001). Na terenach zanieczyszczonych metalami, prócz gatunków rodzimych, coraz częściej obserwuje się występowanie gatunków obcych – gatunków inwazyjnych, m.in. nawłoci kanadyjskiej (Solidago canadensis L.) (Jędrzejczyk-Korycińska 2014). Badania prowadzono na terenach o zróżnicowanym stopniu zanieczyszczenia podłoża Zn, Pb i Cd (Tarnowskie Góry, Bytom, Piekary Śląskie, Bolesław, Sławków, Jangrot, Puszcza Rzepińska). Cele pracy Celem pracy była (1) ocena kumulacji Zn, Pb i Cd przez Solidago canadensis w korzeniu i części nadziemnej oraz (2) ocena wpływu parametrów fizyko-chemicznych podłoża na stopień akumulacji metali przez rośliny z terenów o różnym stopniu zanieczyszczenia podłoża. Wyniki i ich omówienie W wyniku analiz stwierdzono, iż zanieczyszczenie podłoża metalami ciężkimi występuje w gradiencie: Tarnowskie Góry > Bytom > Bolesław > Piekary Śląskie > Sławków > Jangrot > Puszcza Rzepińska. Kumulacja metali w roślinach jest silnie skorelowana z całkowitą zawartością tych metali w podłożu. Najwyższą kumulacją Pb i Cd charakteryzują się rośliny pochodzące z Tarnowskich Gór, natomiast największe stężenie cynku odnotowano u nawłoci z Bolesławia. Interesujące zjawisko zaobserwowano u Solidago canadensis w stosunku do cynku, gdzie kumulacja w części nadziemnej była większa niż w korzeniu, a współczynnik translokacji (TF) był > 1. Zjawiska tego nie odnotowano w populacjach z Tarnowskich Gór i Bytomia. Organem, który kumulował największą ilość ołowiu i kadmu był korzeń, współczynnik translokacji (TF) wahał się od 0,02 do 0,5 dla Pb i 0,4-0,8 dla Cd. Wśród czynników abiotycznych, wykazano silną korelację kumulacji metali w roślinie z przewodnictwem elektrycznym podłoża (EC) oraz pH. W przypadku pozostałych czynników abiotycznych takich jak pojemność wodna, zawartość materii organicznej, zawartość CaCO3 – nie wykazano znaczącego wpływu na kumulację metali przez nawłoć kanadyjską. Wnioski Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, iż wraz ze wzrostem całkowitej zawartości metali ciężkich w podłożu wzrasta kumulacja tych metali w roślinach. Organem który kumuluje największe stężenie Pb i Cd jest korzeń, natomiast największą kumulację Zn stwierdzono u nawłoci kanadyjskiej w częściach nadziemnych (wyjątkiem były rośliny z Tarnowskich Gór i Bytomia). Stwierdzono, że EC i pH podłoża mają znaczenie w kumulacji metali ciężkich u Solidago canadensis, natomiast w przypadku pozostałych parametrów fizykochemicznych nie stwierdzono takiego wpływu. Literatura 1. Jędrzejczyk-Korycińska M. 2014. Alien plant species in the flora of heavy-metal sites the Silesia-Cracow Upland). Biodiversity Research and Conservation. Suppl.1:54 2. Siedlecka A., Tukendorf A., Skórzyńska-Polit E., Maksymiec W., Wójcik M., Baszyński T., Krupa Z. 2001 Angiosperms . [W:] Metals in the environment. Analysis by biodiversity. PRASAD M. N. V. (red.). Marcel Dekker, Inc. New York, Hyderabad, India, 171–217 3. Siwek M. 2008. Rośliny w skażonym metalami ciężkimi środowisku poprzemysłowym. Część II. Mechanizmy detoksyfikacji strategie przystosowania roślin do wysokich stężeń metali ciężkich, Wiadomości Botaniczne 52(3/4): 7– 23 THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 69 Effect of abiotic factors on accumulation of heavy metals by Canadian Goldenrod (Solidago canadensis L.). Dominika DĄBROWSKA, Łukasz STRZELECZEK, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice, 28 Jagiellońska 40-032 Katowice, Poland; e-mail: monika.jedrzejczyk-korycinska@us.edu.pl Introduction Plants, which inhabit areas contaminated by heavy metals developed adaptive mechanisms and strategies, avoiding the stress associated with the presence of these elements in the substrate (Siwek, 2008). Physicochemical properties of soil such as: organic matter content, water content and reaction can affect the content of available heavy metals in the soil as well as the level of their accumulation in plant tissues (Siedlecka et al. 2001). In the areas contaminated by heavy metals, apart from native species, we observe the increased occurrence of alien species, particularly invasive species such as canadian golden rod (Solidago canadensis L.) (Jędrzejczyk-Korycińska 2014). The research was conducted in the areas with different amount of pollutants in the substrate: Zn, Pb and Cd (from: Tarnowskie Góry, Bytom, Piekary Śląskie, Bolesław, Sławków, Jangrot, Puszcza Rzepińska). Aims of the work The aims of the study were: (1) to evaluate the accumulation of Zn, Pb and Cd by Solidago canadensis in the roots and aboveground parts of plant and (2) to determine the influence of the physicochemical properties of the soil substrate on the accumulation of metals by plants from areas, which represent different levels of soil contamination. Results and discussion The contamination of substrate with heavy metals occurs in the following gradient: Tarnowskie Góry>Bytom>Bolesław>PiekaryŚląskie>Sławków>Jangrot>Rzepińska Puszcza. The accumulation of metals in plants is strongly correlated with the total content of these metals in the substrate. The highest accumulation of Pb and Cd was noted in the plants, which came from the Tarnowskie Góry, whereas the highest concentration of zinc was noted in the samples, which came from Bolesław. More interesting is the fact, that Solidago canadensis accumulate more zinc in the aboveground parts than in the roots. In this case, the measured value of translocation factor (TF) was lower than 1. This phenomenon was not reported neither in the “Tarnowskie Góry” nor in the “Bytom” populations. Roots were considered as organs, which accumulated the highest amount of lead and cadmium, the translocation factor (TF) ranged from 0.02 to 0.5 for Pb and 0.4-0.8 for Cd. Among the abiotic factors, a strong correlation was observed between metal accumulation in plant with electrical conductivity (EC) and pH. Other abiotic factors such as: water content, content of organic matter, CaCO3 content had no significant effect on the accumulation of heavy metals by the Canadian Goldenrod. Conclusions The results of analysis indicate, that the total content of heavy metals in the substrate increases with the accumulation of metals in plants. Plant organs, which accumulate the highest concentrations of Pb and Cd are the roots, while the highest Zn accumulation was found in the aboveground parts (except for the plants from Tarnowskie Góry and Bytom). It was also noted, that EC and pH were important factors in case of heavy metals accumulation in Solidago canadensis, but other physicochemical parameters were considered insignificant. References 1. Jędrzejczyk-Korycińska M. 2014. Alien plant species in the flora of heavy-metal sites the Silesia-Cracow Upland). Biodiversity Research and Conservation. Suppl.1:54 2. Siedlecka A., Tukendorf A., Skórzyńska-Polit E., Maksymiec W., Wójcik M., Baszyński T., Krupa Z. 2001 Angiosperms . [W:] Metals in the environment. Analysis by biodiversity. PRASAD M. N. V. (red.). Marcel Dekker, Inc. New York, Hyderabad, India, 171–217 3. Siwek M. 2008. Rośliny w skażonym metalami ciężkimi środowisku poprzemysłowym. Część II. Mechanizmy detoksyfikacji strategie przystosowania roślin do wysokich stężeń metali ciężkich, Wiadomości Botaniczne 52(3/4): 7– 23 70 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Badania nad Arabidopsis arenosa i Arabidopsis halleri rosnącymi na terenie silnie zanieczyszczonym metalami ciężkimi w południowej Polsce Michał SZOPIŃSKI1, Krzysztof. SITKO1, Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA1 Szymon RUSINOWSKI2, Żaneta GIEROŃ1 Eugeniusz MAŁKOWSKI1 1Katedra Fizjologii Roślin, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; 2Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice; e-mail: mszopinski@us.edu.pl Wstęp Hyperakumulatory metali ciężkich są unikalną grupą roślin, zdolną do akumulacji bardzo wysokich stężeń metali w tkankach, rosnąc w środowisku naturalnym. Dla hyperakumulatorów zostały ustalone następujące stężenia progowe metali ciężkich w liściach: dla Cd 100 mg·kg-1 i dla Zn 3000 mg·kg-1 s.m. liści. Hyperakumulatory charakteryzują się także bardzo wydajnym mechanizmem załadunku ksylemu oraz transportem metali ciężkich do pędów, w wyniku czego stosunek stężenia metalu ciężkiego pęd:korzeń wynosi >1. Arabidopsis halleri jest dobrze znanym hyperakumulatorem Cd i Zn. Obecnie mechanizmy pobierania, transportu i akumulacji obu metali w korzeniach i liściach A. halleri są intensywnie badane. W rezultacie wiedza na temat tych procesów zwiększa się systematycznie. A. arenosa jest gatunkiem, który powszechnie występuje w miejscach zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Chociaż na ogół przyjmuje się, iż A. arenosa nie jest hyperakumulatorem Cd lub Zn, oba gatunki często występują w tych samych miejscach zanieczyszczonych metalami ciężkimi w Polsce. W przeciwieństwie do A. halleri obecnie dostępnych jest niewiele danych dotyczących akumulacji Cd i Zn oraz stanu fizjologicznego A. arenosa ze stanowisk metalicznych. Cele pracy Przeprowadzone badania miały na celu porównanie akumulacji Cd i Zn oraz stanu fizjologicznego u A. arenosa i A. halleri rosnących na tym samym stanowisku zanieczyszczonym metalami ciężkimi. Uzyskane wyniki powinny pomóc w ustaleniu, czy A. arenosa może zostać sklasyfikowana jako hyperakumulator Cd i Zn. Wyniki i ich omówienie Badania przeprowadzono na obu gatunkach rosnących na tym samym stanowisku zanieczyszczonym metalami ciężkimi w Piekarach Śląskich (Polska) podczas dwóch sezonów wegetacyjnych. W każdym sezonie dokonano pomiarów efektywności fotosyntezy i zawartości barwników in situ na 8 roślinach dla obu gatunków. Następnie pobierano rośliny i zmierzono w nich stężenie Cd i Zn w pędach i korzeniach z wykorzystaniem płomieniowego spektrofotometru absorpcji atomowej. W Arabidopsis halleri stężenie metali w pędach wahało się od 590 do 1630 i od 13600 do 30700 mg·kg-1 s.m., odpowiednio dla Cd i Zn. Bardzo wysokie stężenia obu metali zostały zaobserwowane również u A. arenosa. W tym gatunku stężenie w pędach wynosiło od 360 do 1440 i od 7910 do 19700 mg·kg-1 s.m., odpowiednio dla Cd i Zn. Dla obu gatunków stosunek pęd:korzeń dla stężenia Cd i Zn wynosił >1. A. halleri różniło się od A. arenosa w składzie barwników w liściach. W A. arenosa zaobserwowano znacznie wyższe zawartość chlorofilu (35% więcej niż u A. haleri) i flawonoli (25% więcej niż u A. halleri). Jednocześnie A. halleri zawierao znacznie więcej antocyjanów w liściach (129% stężenia A. arenosa). A. arenosa charakteryzowało się również znacznie wyższą wartością maksymalnej wydajności kwantowej fotosystemu drugiego, w porównaniu z A. halleri. Wnioski Przedstawione powyżej rezultaty wskazują, że badany ekotyp A. arenosa jest hyperakumulatorem Cd i Zn i jest odporny na toksyczne działanie obu metali, podobnie jak A. halleri. THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 71 Research on Arabidopsis arenosa and Arabidopsis halleri growing at site highly contaminated with heavy metals in southern Poland Michał SZOPIŃSKI1, Krzysztof. SITKO1, Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA1 Szymon RUSINOWSKI2, Żaneta GIEROŃ1 Eugeniusz MAŁKOWSKI1 1Department of Plant Physiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, 28 Jagiellonska 40-032 Katowice, Poland; 2Institute for Ecology of Industrial Areas, Katowice, Poland, e-mail:mszopinski@us.edu.pl Introduction Hyperaccumulators of heavy metals are a unique group of plants capable of accumulate very high amount of metals in their tissues when growing in nature. The threshold concentration of Cd and Zn in leaves of hyperaccumulators was established. Nowadays, that concentration is 100 mg·kg-1 and 3000 mg·kg-1 DW of leaves for Cd and Zn respectively. Hyperaccumulators are also characterized by a very efficient mechanism of xylem loading and the transport of heavy metals from roots to the shoots, resulting in root to shoot concentration ratio of heavy metals beeing > 1. Arabidopsis halleri is a well-known hyperaccumulator of Cd and Zn. Currently the mechanisms of uptake, transport and accumulation of both metals in roots and shoots of A. halleri are under intensive study. As a result, the knowledge of these processes systematically increase. A. arenosa is a plant species which is common on heavy metal contaminated sites. Although, it is generally accepted that A. arenosa is not a hyperaccumulator of Cd or Zn, both species are frequently observed at the same metal contaminated sites in Poland. In contrast to A. halleri, there is a paucity of data on the accumulation of Cd and Zn and physiological status of A. arenosa from metallic sites. Aims of the work The study was conducted to compare the accumulation of Cd and Zn and the physiological status of A. arenosa and A. halleri growing on the same site contaminated with heavy metals. The results should help to determine whether A. arenosa can be classified as hyperaccumulator of Cd and Zn. Results and discussion The studies were carried out during two vegetation seasons in Piekary Śląskie (Poland), at site highly contaminated by HMs and inhabited by A. halleri and A. arenosa. In each season the measurements describing photosynthetic efficiency and pigments content were performed in situ on 8 plants for both species. Then, plants were collected and concentration of Cd and Zn was measured in shoots and roots by flame atomic absorption spectrometry. In Arabidopsis halleri the concentration of metals in the shoots ranged from 590 to 1630 and from 13600 to 30700 mg·kg-1 DW for Cd and Zn respectively. Very high concentrations of both metals have been also observed in A.arenosa. In this species the concentration in shoots ranged from 360 to 1440 and from 7910 to 19700 mg·kg-1 DW respectively for Cd and Zn. For both species, the rate of root to shoot concentration for Cd and Zn was> 1. A. halleri was different from A. arenosa in the composition of pigments in leaves. In A. arenosa a significantly higher content of chlorophyll was observed (35% more than in A. haleri) and flavonols (25% more than in A. halleri). At the same time, A. halleri contained significantly more anthocyanins in leaves (129% of A. arenosa). A. arenosa was also characterized by a significantly higher value of the maximum quantum yield of primary photochemical reactions, as compared to A. halleri. Conclusions The data presented above suggest that A. arenosa is a hyperaccumulator of Cd and Zn and is resistant to the toxic effects of both metals, as is A. halleri. 72 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Betula pendula Roth i Robinia pseudoacacia L. jako bioindykatory zanieczyszczenia metalami ciężkimi biotopów miejskich Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK, Iryna SKRYNETSKA, Ryszard CIEPAŁ Katedra Ekologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: aleksandra.nadgórska-socha@us.edu.pl Wstęp Drzewa i inne rośliny w środowisku miejskim odgrywają rolę w filtrowaniu zanieczyszczonego powietrza poprzez wychwytywanie pyłów a wśród nich znacznej ilości metali ciężkich. Betula pendula i Robinia pseudoacacia należą do gatunków drzew często rosnących wzdłuż szlaków komunikacyjnych, na obszarach podlegających przemysłowej presji czy też w parkach. Ze względu na zdolność akumulacji metali ciężkich w liściach w/w gatunki są wykorzystywane do oceny zanieczyszczenia biotopów miejskich (Samecka Cymerman i in. 2009, Evangelou i in. 2012, Nadgórska-Socha i in. 2016). Cele pracy W przeprowadzonych badaniach analizowano potencjał bioindykacyjny drzew B. pendula oraz R. pseudoaccacia i określono zanieczyszczenie Cd, Zn, Pb, Fe, Cu i Mn wybranych biotopów miasta Dąbrowa Górnicza. Oceniono także zdolności akumulacji i tolerancji roślin dzięki wskaźnikom MAI (metal accumulation index) i APTI (air pollution tolerance index). Wyniki i ich omówienie Wykazano wyższe zawartości Cd, Zn, Pb, Fe, Mn, Cu w liściach B. pendula na terenie miasta Dąbrowa Górnicza. Liście drzew pobierano z 10 powierzchni o różnym stopniu zanieczyszczenia znajdujących się w pobliżu emitorów zanieczyszczeń (Acelor Mittal Poland, Koksownia „Przyjaźń”), składowisk odpadów komunalnych, przy głównych szklakach komunikacyjnych i w parkach. Średnie zawartości Cd, Pb, Zn, Fe, Cu, Mn w liściach B. pendula wynosiły odpowiednio: 0.72, 16.02, 389.05, 260.02, 2.94, 63.27 mg kg-1 a wartość wskaźnika MAI 17.5. Średnia wartość wskaźnika APTI (do obliczenia którego wykorzystano zawartość kwasu askorbinowego, względną zawartość wody, pH ekstraktu liści oraz całkowitą zawartości chlorofilu) wynosiła 22.49 dla B. pendula i 14.82 dla R. pseudoacacia. Wg Hu i in. (2014) gatunki roślin z wyższym wskaźnikiem MAI, jak B. pendula, mogą być wykorzystywane w budowaniu barier między środowiskami zanieczyszczonymi a wrażliwymi jak parki, szkoły czy osiedla mieszkaniowe. Porównanie zdolności akumulacji (wskaźnik MAI) potwierdza fakt, że zawartość metali jest zależna od gatunku oraz, że środowiskowy gradient zanieczyszczenia może być odzwierciedlony przez akumulację metali w gatunkach tolerancyjnych (Nadgórska-Socha i in. 2016). Wg Padmavanti i in. (2013) i Rai (2016) rośliny z wyższym wskaźnikiem APTI wykazują większą tolerancję w stosunku do zanieczyszczenia powietrza. B. pendula z większą zdolnością akumulacji metali i większym wskaźnikiem APTI (>17) powinna być zakwalifikowana do roślin tolerancyjnych a R. pseudoacacia (APTI 12- 16) do roślin o średniej tolerancji wobec zanieczyszczeń powietrza. Wnioski Dzięki badaniom bioindykacyjnym można określić poziom zanieczyszczenia w miastach oraz wskazać gatunki najbardziej tolerancyjne, które będą przydatne w tworzeniu zielonych barier przyczyniających się do oczyszczania powietrza. Literatura 1. Evangelou M.W.H., Deram A., Gogos A., Studer B., Schulin R. 2012. Assessment of suitability of tree species for the production of biomass on trace element contaminated soils. J Hazard Mater 209-210: 233-239 2. Hu Y., Wang D., Wei L., Zhang X., Song B. 2014. Bioaccumulation of heavy metals in plant leaves from Yan’an city of the Loess Plateau, China. Ecotox Environ Safe 110:82–88 3. Nadgórska-Socha, A., Kandziora-Ciupa, M., Ciepał, R., Barczyk G. 2016. Robinia pseudoacacia and Melandrium album in trace elements biomonitoring and air pollution tolerance index study. Int. J. Environ. Sci. Technol. 13,1741–1752 4. Padmavathi P., Cherukuri J., Reddy M.A. 2013. Impact of Air pollution on crops in the vicinity of a power plant: a case study. Int J Eng Res Technol (IJERT) 2(12):3641–3651 5. Rai P.K. 2016. Biodiversity of roadside plants and their response to air pollution in an Indo-Burma hotspot region: implications for urban ecosystem restoration. Journal of Asia-Pacific Biodiversity 9, 47-55 6. Samecka-Cymerman A., Stankiewicz A., Kolon K., Kempers A.J. 2009. Self-organizing feature map (neural networks) as a tool to select the best indicator of road traffic pollution (soil, leaves or bark of Robinia pseudoacacia L.). Environ Pollut 157: 2061–2065 THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 73 Betula pendula Roth and Robinia pseudoacacia L. as bioindicators of heavy metal pollution hazard in urban biotopes. Aleksandra NADGÓRSKA-SOCHA, Marta KANDZIORA-CIUPA, Gabriela BARCZYK, Iryna SKRYNETSKA, Ryszard CIEPAŁ Department of Ecology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 9 Bankowa, 40-007 Katowice, Poland; e-mail: aleksandra.nadgorska-socha@us.edu.pl, phone: +48 323591992 Introduction Trees and other plants in the urban environment play a role in the filtering of contaminated air by the capture of dust which often contains significant amounts of heavy metals. Betula pendula and Robinia pseudoacacia are tree species which often grow along communication routes, in areas under industrial pressure, but also in parks. Due to their ability of heavy metal accumulation in leaves, these species can be used for the assessment of pollution in urban biotopes (Samecka Cymerman et al. 2009, Evangelou et al. 2012, Nadgórska-Socha et al. 2016). Aims of the work In the conducted research we analyzed the bioindication potential of B. pendula and R. pseudoaccacia and determined the contamination of Cd, Zn, Pb, Fe, Cu and Mn of selected biotopes in Dąbrowa Górnicza, a town in southern Poland. The ability of plant heavy metal accumulation and tolerance were assessed according to the metal accumulation index (MAI) and air pollution tolerance index (APTI). Results and discussion Cd, Zn, Pb, Fe, Mn, and Cu levels were higher in the leaves of B. pendula. Tree leaves were collected from 10 areas with different contamination levels near to pollution emitters (Acelor Mittal Poland, Coking Plant "Przyjaźń"), municipal landfills, major communication roads and in parks. The average values of Cd, Pb, Zn, Fe, Cu, Mn in the leaves of B. pendula were 0.72, 16.02, 389.05, 260.02, 2.94, and 63.27 mg kg-1, respectively, and the MAI index average was 17.5. The average value of the APTI index (calculated by using of ascorbic acid content, relative water content, pH leaf extract, and total chlorophyll content) was 22.49 for B. pendula and 14.82 for R. pseudoacacia. According to Hu et al. (2014) plant species with a higher MAI, such as B. pendula, can be used for building barriers between contaminated and sensitive environments such as parks, schools and housing estates. A comparison of metal accumulation capacity (MAI) confirms the fact that the metal content is dependent on the species and that the environmental pollution gradient may be reflected by metal accumulation in tolerant species (Nadgórska-Socha et al. 2016). According to Padmavanti et al. (2013) and Rai (2016) plants with a higher APTI have better tolerance to air pollution. B. pendula with higher MAI and higher APTI (>17) should be classified as a tolerant plant and R. pseudoacacia (APTI 12-16) as moderately tolerant to air pollutants. Conclusions Thanks to bioindication research it is possible to specify level of pollution in cities and indicate the most tolerant species that will be useful in creating green barriers that contribute to air purification. References 1. Evangelou M.W.H., Deram A., Gogos A., Studer B., Schulin R. 2012. Assessment of suitability of tree species for the production of biomass on trace element contaminated soils. J Hazard Mater 209-210: 233-239 2. Hu Y., Wang D., Wei L., Zhang X., Song B. 2014. Bioaccumulation of heavy metals in plant leaves from Yan’an city of the Loess Plateau, China. Ecotox Environ Safe 110:82–88 3. Nadgórska-Socha, A., Kandziora-Ciupa, M., Ciepał, R., Barczyk G. 2016. Robinia pseudoacacia and Melandrium album in trace elements biomonitoring and air pollution tolerance index study. Int. J. Environ. Sci. Technol. 13,1741– 1752 4. Padmavathi P., Cherukuri J., Reddy M.A. 2013. Impact of Air pollution on crops in the vicinity of a power plant: a case study. Int J Eng Res Technol (IJERT) 2(12):3641–3651 5. Rai P.K. 2016. Biodiversity of roadside plants and their response to air pollution in an Indo-Burma hotspot region: implications for urban ecosystem restoration. Journal of Asia-Pacific Biodiversity 9, 47-55 6. Samecka-Cymerman A., Stankiewicz A., Kolon K., Kempers A.J. 2009. Self-organizing feature map (neural networks) as a tool to select the best indicator of road traffic pollution (soil, leaves or bark of Robinia pseudoacacia L.). Environ Pollut 157: 2061–2065 74 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Gatunki obce bezkręgowców bentosowych zagrożeniem środowisk wodnych na Górnym Śląsku Mariola KRODKIEWSKA, Małgorzata STRZELEC, Anna CIEPLOK, Aneta SPYRA Katedra Hydrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: mariola.krodkiewska@us.edu.pl; telefon 32 3591394 Wstęp W badaniach nad różnorodnością biologiczną środowisk wodnych często podejmowanym zagadnieniem jest występowanie gatunków obcych, które mogą stanowić zagrożenie dla rodzimej fauny i flory (Laverty i in. 2015). Ważnym zadaniem jest monitorowanie dróg i kierunków ich dyspersji oraz gromadzenie danych o stanowiskach występowania, co wpisuje się w europejską strategię monitoringu gatunków obcych (Genovesi, Shine 2004). Cele pracy Celem wieloletnich badań prowadzonych w różnych środowiskach wodnych na Górnym Śląsku było gromadzenie danych o stanowiskach występowania obcych gatunków makrobezkręgowców bentosowych. Wyniki i ich omówienie W wodach powierzchniowych Górnego Śląska dotychczas stwierdzono występowanie 12 obcych gatunków bezkręgowców bentosowych – 3 gatunków skąposzczetów (Branchiura sowerbyi, Potamothrix bavaricus, Potamothrix moldaviensis), 3 gatunków skorupiaków obunogich (Gammarus tigrinus, Dikerogammarus villosus, Chelicorophium curvispinum), 1 gatunku raka (Orconectes limosus), 3 gatunków ślimaków (Potamopyrgus antipodarum, Physa acuta, Ferrissia fragilis) oraz 2 gatunków małży (Dreissena polymorpha, Sinanodonta woodiana). Obce gatunki skąposzczetów znane są zarówno z wód płynących jak i stagnujących. Skorupiaki obunogie występują przede wszystkim w rzekach, podczas gdy rak Orconectes limosus w zbiornikach antropogenicznych o różnej genezie. Wśród ślimaków najczęściej notowanym gatunkiem w wodach stagnujących i płynących jest Potamopyrgus antipodarum, podczas gdy pozostałe dwa gatunki zasiedlają przede wszystkim zbiorniki antropogeniczne. Obce gatunki małży znane są dotychczas z kilku stanowisk – Sinanodonta woodiana ze stawów rybnych, a Dreissena polymorpha z rzek i wyrobisk popiaskowych. Wnioski Stanowiska występowania gatunków obcych wymagają monitorowania, co umożliwi określenie kierunków ich dyspersji oraz ocenę zagrożenia różnorodności biologicznej na każdym jej poziomie. W dobie cywilizacyjnego zaniku barier geograficznych ważnym staje się potrzeba kształtowania świadomości społeczeństwa o tego typu zagrożeniach. Literatura 1. Genovesi P., Shine C. 2004. European strategy on invasive alien species. Nature and Environment. 137: 1-67 2. Laverty C., Nentwig W., Dick J.T.A., Lucy F.E. 2015. Alien aquatics in Europe: assessing the relative environmental and socioeconomic impacts of invasive aquatic macroinvertebrates and other taxa. Management of Biological Invasions 6: 341–350 THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 75 Alien benthic macroinvertebrates – a threat to aquatic environments of Upper Silesia Mariola KRODKIEWSKA, Małgorzata STRZELEC, Anna CIEPLOK, Aneta SPYRA Department of Hydrobiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice e-mail: mariola.krodkiewska@us.edu.pl; phone:+48 32 3591394 Introduction Alien invertebrates are an important global problem of current ecological and biodiversity studies in an ever changing modern world (Laverty et al. 2015). Therefore it is important to monitor their migration routes and report new records, what is fully congruent with European strategy on alien species (Genovesi & Shine 2004). Aims of the work The aim of long-term studies that were carried out in various aquatic environments of Upper Silesia, was to collect data on the occurrence of alien benthic macroinvertebrate species. Results and discussion To date, in aquatic environments of Upper Silesia 12 alien benthic macroinvertebrate species have been found – 3 species of oligochaetes (Branchiura sowerbyi, Potamothrix bavaricus, Potamothrix moldaviensis), 3 species of amphipods (Gammarus tigrinus, Dikerogammarus villosus, Chelicorophium curvispinum), 1 species of crayfish (Orconectes limosus), 3 species of gastropods (Potamopyrgus antipodarum, Physa acuta, Ferrissia fragilis) and 2 species of bivalves (Dreissena polymorpha, Sinanodonta woodiana). The alien oligochaetes are known from both lotic and lentic ecosystems. Amphipods occur predominantly in rivers, while Orconectes limosus inhabits anthropogenic water bodies of various origins. Among the gastropods Potamopyrgus antipodarum is the most common species in both lotic and lentic waters, whereas the other two species mainly inhabit man-made water bodies. The alien bivalves are known from several localities – Sinanodonta woodiana from fish ponds and Dreissena polymorpha from rivers and sand pits. Conclusions The localities of alien species require the monitoring. These measures will enable to determine the directions of their dispersion and to assess the threat to the biodiversity at each level. In the age of globalization and the disappearance of geographical barriers it is important to rise of public awareness of such threats. References 1. Genovesi P., Shine C. 2004. European strategy on invasive alien species. Nature and Environment. 137: 1-67 2. Laverty C., Nentwig W., Dick J.T.A., Lucy F.E. 2015. Alien aquatics in Europe: assessing the relative environmental and socioeconomic impacts of invasive aquatic macroinvertebrates and other taxa. Management of Biological Invasions 6: 341–350 76 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Rola zbiorników antropogenicznych w dyspersji obcych gatunków makrobezkręgowców bentosowych na przykładzie zbiornika zapadliskowego w Chorzowie Klaudia CEBULSKA, Mariola KRODKIEWSKA Katedra Hydrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: kcebulska@us.edu.pl; tel.: 32 3591394 Wstęp Rozwój cywilizacji, introdukcje celowe lub przypadkowe powodują, że coraz częściej w wodach śródlądowych Polski pojawiają się gatunki obce. Niektóre z nich, w nowym zasięgu występowania, mogą z czasem osiągać status gatunków inwazyjnych. Obecność tych ostatnich uważana jest za jedno z głównych zagrożeń różnorodności biologicznej (Keller 2011, Thomaz i in. 2015). Cele pracy Celem prowadzonych badań w zbiorniku zapadliskowym, położonym w kompleksie ogrodów działkowych w Chorzowie, była ocena różnorodności fauny bentonicznej ze szczególnym uwzględnieniem gatunków obcych. Wyniki i ich omówienie Badania wykazały obecność 14 taksonów makrobezkręgowców bentosowych, w tym przedstawicieli 5 gatunków obcych – 2 gatunków ślimaków (Ferrissia fragilis, Potamopyrgus antipodarum), 2 gatunków małży (Dreissena polymorpha, Sinanodonta woodiana) oraz 1 gatunku skorupiaka (Orconectes limosus). Tylko Ferrissia fragilis jest w Polsce uznawana za gatunek nieinwazyjny. Pozostałe gatunki mają status gatunków inwazyjnych (Orconectes limosus, Potamopyrgus antipodarum) lub potencjalnie inwazyjnych (oba gatunki małży) (baza danych „Gatunki obce w Polsce”). Wpływ tych ostatnich na rodzimą faunę bentoniczną nie jest do końca wyjaśniony (Głowaciński i in. 2011). Przeprowadzone badania wykazały, że izolowane antropogeniczne zbiorniki wodne, pozostające pod wpływem działalności człowieka, mogą stanowić ogniwa pośrednie w dyspersji gatunków obcych na terenach przemysłowych i zurbanizowanych. Wnioski Stwierdzone w zbiorniku gatunki obce stanowią obecnie 7% zebranej fauny dennej. Ich wpływ na różnorodność biologiczną jest trudny do przewidzenia, jednakże w przyszłości mogą one stać się istotnym zagrożeniem dla rodzimej fauny, w tym dla występującej w zbiorniku szczeżui wielkiej (Anodonta cygnea) objętej ochroną częściową w Polsce. Zbiorniki, w których pojawiają się gatunki obce powinny być objęte stałym monitoringiem. Literatura 1. Głowaciński Z., Okarma H., Pawlowski J., Solarz W. (Red.). 2011. Alien species in the fauna of Poland. Institute of Nature Conservation, Polish Academy of Sciences, Cracow 2. Keller R.P., Geist J., Jeschke J.M., Kühn I. 2011. Invasive species in Europe: ecology, status, and policy. Environmental Sciences Europe 23 (1): 1-23 3. Thomaz S.M., Kovalenko K.E., Havel J.E., Kats L.B. 2015. Aquatic invasive species: general trends in the literature and introduction to the special issue. Hydrobiology 746 (1): 1-12 4. Alien species in Poland (http://www.iop.krakow.pl/ias) THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 77 The importance of anthropogenic ponds in the dispersion of alien benthic macroinvertebrates – a case study from a mining subsidence pond in Chorzów Klaudia CEBULSKA, Mariola KRODKIEWSKA Department of Hydrobiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice, 9 Bankowa 40-007 Katowice; e-mail: kcebulska@us.edu.pl; phone:+48 32 3591394 Introduction Development of civilization and intentional or unintentional introductions made that alien species appear more and more often in inland waters of Poland. In the new localities some of them may become an invasive species. The presence of invasive species is now considered to be one of the primary threats to biodiversity (Keller 2011, Thomaz et al. 2015). Aims of the work The aim of research was to evaluate the diversity of benthic fauna, including alien macroinvertebrate species, in a mining subsidence pond located in Chorzów. Results and discussion The study indicated the presence of 14 taxa of benthic macroinvertebrates, including 5 alien species – 2 gastropod species (Ferrissia fragilis, Potamopyrgus antipodarum), 2 bivalve species (Dreissena polymorpha, Sinanodonta woodiana) and 1 crayfish species (Orconectes limosus). Only Ferrissia fragilis is considered a non-invasive species in Poland. Other species have the status of invasive species (Orconectes limosus, Potamopyrgus antipodarum) or potentially invasive species (both species of bivalves) (database "Alien Species in Poland"). The impact of alien species on the native benthic fauna is not fully explained (Głowaciński et al. 2011). The study indicated that isolated anthropogenic ponds may be intermediate links in the dispersion of alien species in industrial and urbanised areas. Conclusions Alien species account for about seven per cent of the all collected bottom fauna. Their impact on the diversity of native benthic fauna is difficult to predict. In the future they may become a significant threat to the native species, including the swan mussel (Anodonta cygnea) partially protected in Poland. All water bodies in which alien species appear should be monitored. References 1. Głowaciński Z., Okarma H., Pawlowski J., Solarz W. (Red.). 2011. Alien species in the fauna of Poland. Institute of Nature Conservation, Polish Academy of Sciences, Cracow 2. Keller R.P., Geist J., Jeschke J.M., Kühn I. 2011. Invasive species in Europe: ecology, status, and policy. Environmental Sciences Europe 23 (1): 1-23 3. Thomaz S.M., Kovalenko K.E., Havel J.E., Kats L.B. 2015. Aquatic invasive species: general trends in the literature and introduction to the special issue. Hydrobiology 746 (1): 1-12 4. Alien species in Poland (http://www.iop.krakow.pl/ias) 78 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Czy nanocząstki szkodzą mikrobom? Odpowiedź zespołu mikroorganizmów glebowych na skażenie nanocząstkami miedzi Katarzyna KUDŁA1, Marcin MARCZEWSKI1, Oliwia METRYKA2, Anna PASTUSZKA3, Marta POTRZEBSKA3, Natalia PTASZEK1, Magdalena PACWA-PŁOCINICZAK1, Sławomir BORYMSKI1, Sławomir SUŁOWICZ1 1Katedra Mikrobiologii, 2Katedra Biochemii, 3Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach;ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: slawomir.sulowicz@us.edu.pl tel.: 32 2009 357 Wstęp Owoce nanotechnologii – nanocząstki i nanomateriały znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle i życiu codziennym człowieka. Wykorzystywane są m.in. do produkcji wydajniejszych środków bakteriobójczych, grzybobójczych bądź środków ochrony roślin (nanopestycydy). Jednakże niekontrolowane stosowanie nanocząstek może prowadzić m.in. do skażenia środowiska glebowego, wpływając na funkcjonowanie mikroorganizmów nie będących pierwotnym celem działania nanomateriałów. Skutkiem tego może być spadek liczebności, aktywności czy bioróżnorodności zespołu mikroorganizmów glebowych, co przekłada się na jakość i żyzność gleby (Bour i in. 2015). Cele pracy Obecny stan wiedzy nie pozwala przewidzieć losu nanocząstek w środowisku, a w konsekwencji ich wpływu na organizmy nie będące celem ich działania. Celem doświadczenia była ocena wpływu zsyntetyzowanych nanocząstek miedzi związanych z matrycą krzemową (Cu/SiO2) na mikroorganizmy glebowe i ocena potencjalnego ryzyka środowiskowego. W ramach prac określono toksyczność nanocząstek miedzi względem mikroorganizmów referencyjnych wykorzystując metodę spot test. Przeprowadzono doświadczenie typu microcosm, w którym badano odpowiedź mikroflory glebowej na skażenie gleby nanocząstkami w stężeniu 10 mg·kg-1 (NP) i dawką 50-razy większą (50NP). Zmiany porównywano do układów skażonych jonami miedzi (10 mg Cu2+·kg-1) i 50Cu oraz odnosząc do nieskażonego układu kontrolnego (K). Pomiary prowadzono w dniu 1 i 28. Metoda Biolog oraz płytki Eco- Plates i FF zostały wykorzystane do określenia bioróżnorodności funkcjonalnej zespołu bakterii i grzybów. Całkowitą liczebność bakterii określono z wykorzystaniem metody reakcji PCR w czasie rzeczywistym (real- time quantitative PCR). Wyniki i ich omówienie Wyniki laboratoryjnych testów toksyczności ostrej wskazują, że wartość minimalnego stężenia biobójczego -1 (MBC) nanocząstek Cu/SiO2 względem referencyjnych szczepów bakterii wynosi 10 mg·l i była podobna jak dla równoważnego stężenia jonów miedzi. Analiza potencjału metabolicznego zespołów mikroorganizmów wskazuje, że spadek średniego stopnia rozkładu substratów, zarówno w zespole bakterii jak i grzybów, obserwowano tylko w odpowiedzi na wprowadzenie miedzi w formie jonowej w dawce 50Cu. Co interesujące, w odpowiedzi na wprowadzenie Cu, NP i 50NP obserwowano wzrost średniego stopnia rozkładu substratów przez zespół bakterii. Ponadto analiza liczebności bakterii w oparciu o metodę qPCR wykazała istotny spadek tylko w układzie traktowanym dawką 50Cu. Wnioski Nanocząstki Cu/SiO2 wykazują potencjał jako substancja aktywna preparatów antybakteryjnych, jednocześnie nie wywierając, po wprowadzeniu do środowiska glebowego, negatywnych skutków względem mikroorganizmów nie będących celem ich działania. Literatura 1. Bour A., Mouchet F., Silvestre J., Gauthier L., Pinelli E. 2015. Environmentally relevant approaches to assess nanoparticles ecotoxicity: A review. J Hazard Mater 283:764–777 THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 79 Do nanoparticles pose a threat to microbes? Response of soil microbial communities to Cu-nanoparticles Katarzyna KUDŁA1, Marcin MARCZEWSKI1, Oliwia METRYKA2, Anna PASTUSZKA3, Marta POTRZEBSKA3, Natalia PTASZEK1, Magdalena PACWA-PŁOCINICZAK1, Sławomir BORYMSKI1, Sławomir SUŁOWICZ1 1Department of Microbiology, 2Department of Biochemistry, 3 Department of Animal Physiology and Ecotoxicology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; e-mail: slawomir.sulowicz@us.edu.pl, phone: +48 32 2009 357 Introduction Achievements on nanotechnology – nanoparticles and nanomaterials – are widespread in the industry as well in everyday life as a antimicrobial compounds or nanopesticides. However, uncontrolled application may lead to pollution of soil environment, thus affecting non-target microorganisms. This can result in a decrease of microbial number, activity or biodiversity of microbial communities, manifested as degradation of quality and fertility of soil (Bour et al. 2015). Aims of the work Current knowledge is insufficient for proper prediction of fate and behaviour of nanoparticles released in-situ and as a consequence their impact on non-target organisms. The aim of the study was to evaluate impact of Cu nanoparticles trapped in silicon matrix- Cu/SiO2 (NP) on soil microorganisms and assessment of environmental risk. Antimicrobial properties of Cu/SiO2 were tested based on a spot test. Microcosm experiment was conducted and response of soil microorganisms was evaluated. Experimental set-up comprised of NP-contaminated soil (10 mg·kg-1), 50NP (500 mg·kg-1), Cu2+ contaminated soil (10 mg·kg-1), 50Cu2+ (500 mg·kg-1) and non-contaminated control soil (K). Microbial parameters were assessed during 1 and 28 day of experiment. Biolog method, including Eco-Plates and FF microplates were used in order to determine functional biodiversity of bacterial and fungal communities, respectively. Total number of bacteria was assessed with use of real-time quantitative PCR. Results and discussion The lowest value of minimal biocidal concentration (MBC) of tested Cu/SiO2 nanomaterial with regard to reference bacterial strains was 10 mg/L and was similar to equal concentration of Cu ions. Analysis of metabolic potential indicated a decrease of average substrate utilisation in both, bacterial and fungal communities, only in response to 50Cu2+ dosage. Interestingly, in response to Cu, NP and 50NP dosages, an increase of average substrate utilization was detected only for bacterial communities. Additionally, a significant decrease of bacterial counts (qPCR) was detected only in soil treated with 50Cu2+ dosage. Conclusions Nanomaterial Cu/SiO2 revealed antimicrobial properties against laboratory (reference) strains and may be applied as an active substance in antimicrobial compounds, albeit the effect of Cu/SiO2 application was negligible in soil environment with regard to non-target microorganisms. References 1. Bour A., Mouchet F., Silvestre J., Gauthier L., Pinelli E. 2015. Environmentally relevant approaches to assess nanoparticles ecotoxicity: A review. J Hazard Mater 283:764–777 80 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Potrzeba aktywnej ochrony murawy galmanowej na hałdzie Fryderyk w Tarnowskich Górach Łukasz WĘGLARZ, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: weglarzlukasz@gmail.com; tel.: 322009455 Wstęp Na terenie Śląska, w wyniku wielowiekowej działalności górniczej i przeróbczej rud cynkowo-ołowiowych, ukształtował się swoisty krajobraz poprzemysłowy. Na obecnych tam polach górniczych, hałdach, bogatych w metale ciężkie (Zn, Pb, Cd) występuje charakterystyczna roślinność galmanowa, która rozwinęła się spontanicznie na drodze długotrwałej sukcesji (Jędrzejczyk-Korycińska 2009). Ekologicznie wyspecjalizowane zbiorowiska niskich muraw z klasy Violetea calaminariae (murawy galmanowe – 6130), porastające gleby o ponadnormatywnej zawartości metali ciężkich, w akcie prawnym Unii Europejskiej, tzw. Dyrektywie Habitatowej w sprawie ochrony siedlisk naturalnych oraz dzikiej fauny i flory, ujęte są w wykazie biotopów uznanych za rzadkie i ginące (Rostański i in. 2015). Jednym z przykładów takiego zbiorowiska może być murawa na hałdzie kopalni Fryderyk w Tarnowskich Górach, której unikatowy charakter oraz obecność gatunków chronionych, świadczy o jej istotnych walorach i stanowi dziedzictwo kultury przemysłowej naszego regionu (Jędrzejczyk-Korycińska 2009). Cele pracy (1) Ocena aktualnego stanu murawy galmanowej porastającej hałdę kopalni Fryderyk w Tarnowskich Górach, (2) określenie głównych zagrożeń dla badanego siedliska (6130), (3) wyznaczenie działań ochronnych, w celu zachowania różnorodności biologicznej murawy galmanowej. Wyniki i ich omówienie Na podstawie badań florystycznych prowadzonych na terenie hałdy Fryderyk w Tarnowskich Górach można powiedzieć iż, liczba gatunków roślin naczyniowych, mchów i porostów w ostatnich latach zmniejsza się. W latach 2002-2004 stwierdzono 106 gatunków roślin naczyniowych, będących ciepło- i światłolubnymi gatunkami łąkowymi i murawowymi. W roku 2012 odnotowano występowanie 102 gatunków roślin, a obecnie szacuje się ich liczbę na około 90. Zanikają gatunki murawowe, pojawiają się gatunki ekspansywne i inwazyjne – wcześniej nie obserwowane (Reynoutria japonica, Solidago canadensis, Padus serotina, Quercus rubra i in.). W wyniku zarastania hałdy przez sosnę zwyczajną, jak również inne drzewiaste gatunki liściaste, zmieniają się warunki siedliskowe. Zwiększyło się zacienienie, ilość materii organicznej oraz zmianie uległo pH podłoża. Istotnym zagrożeniem dla występowania w tym miejscu muraw galmanowych jest intensywne rozjeżdżanie hałdy przez motocykle i quady. W celu zachowania siedliska, sugeruje się wprowadzenie aktywnej ochrony murawy galmanowej. Działania te, miałyby polegać na usunięciu nadmiaru materii organicznej z podłoża, usuwaniu z hałdy gatunków drzewiastych i krzewiastych, zwalczaniu gatunków ekspansywnych i inwazyjnych a także ochronie przed rozjeżdżaniem siedliska. Wnioski (1)Na podstawie badań florystycznych, stwierdzono zmniejszenie różnorodności biologicznej murawy galmanowej (6130) oraz pogorszenie panujących tam warunków siedliskowych, (2) zidentyfikowano najważniejsze zagrożenia dla siedliska 6130 i są to: zarastanie siedliska przez gatunki krzewiaste i drzewiaste (w tym Pinus sylvestris), występowanie na hałdzie i w jej otoczeniu gatunków ekspansywnych i inwazyjnych, niszczenie siedliska w wyniku intensywnego ruchu pojazdów mechanicznych, (3) wykazano potrzebę aktywnej ochrony murawy galmanowej, wskazując najistotniejsze działania ochronne polegające na usuwaniu gatunków krzewiastych i drzewiastych, roślin ekspansywnych i inwazyjnych oraz ograniczeniu ruchu pojazdów mechanicznych. Literatura 1. Jędrzejczyk-Korycińska M. 2009. Areas of the former exploaitation of zinc-lead deposits – their richness and protection possibilities; Problems of Ecology of Landscape, Vol. XXIV: 71-80 2. Rostański A., Jędrzejczyk-Korycińska M., Nowak T. 2015. Protection of the nature of the metal-bearing areas. pp. 507- 521 [W:] Wierzbicka M. (red.) Ecotoxicology: plants, soils, metals. Warsaw University Press THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 81 The need for active environmental protection of calaminarian grassland at the Fryderyk heap in the Tarnowskie Góry Łukasz WĘGLARZ, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 28 Jagiellonska, 40-032 Katowice; e-mail: weglarzlukasz@gmail.com; tel.: phone: +48322009455 Introduction In the Silesia, as a result of centuries of mining and processing of zinc-lead ores, a specific post-industrial landscape has developed. On the present mining fields, heaps, rich in heavy metals (Zn, Pb, Cd) there is a characteristic calamine vegetation, which developed spontaneously on the long-term succession (Jędrzejczyk- Korycińska 2009). Ecologically specialized lowland grasslands of the class Violetea calaminariae (6130), growing on soils with an excess of heavy metals content, in the legal act of the European Union. The Habitat Directive on the conservation of natural habitats and wild fauna and flora is included in the list of biotopes considered rare and dying (Rostański et al. 2015). One example of such a community may be the calaminarian grassland at the Fryderyk mine in Tarnowskie Góry, whose unique character and the presence of protected species, proves its essential values and is a legacy of the industrial culture of our region (Jędrzejczyk- Korycińska 2009). Aims of the work (1) An assessment of the current state of the calaminarian grassland on the Fryderyk mine in Tarnowskie Góry, (2) identification of major threats to the habitat surveyed (6130), (3) identification of conservation measures to preserve the biodiversity of the calaminarian grassland. Results and discussion On the basis of floristic studies carried out at Fryderyk in Tarnowskie Góry, the number of vascular plant species, mosses and lichens in recent years has been decreasing. In the years 2002-2004 106 species of vascular plants were found, which are warm- and light-colored meadow and grass species. In 2012 there were 102 species of plants, and now they are estimated to be about 90. The species of grassland disappear, there are expansive and invasive species – previously not observed (Reynoutria japonica, Solidago canadensis, Padus serotina, Quercus rubra and others). As a result of overgrowth of heaps by common pine, as well as other deciduous species, the habitat conditions change. The shade, the amount of organic matter increased and the pH of the substrate increased. A significant threat to the occurrence of this site is the intensive dredging of motorbikes and quads. In order to preserve the habitat, it is suggested to introduce active protection of the calaminarian grassland. These actions would involve the removal of excess organic matter from the substrate, the removal of woody and shrub species from the heap, the control of expansive and invasive species and the protection of the habitat. Conclusions (1) Based on floristic studies, there has been a decrease in the biodiversity of the calaminarian grassland (6130) and the deterioration of existing habitat conditions there. (2) The most important threats to habitat 6130 have been identified and are: habitat overgrowth by tree and shrubs species (including Pinus sylvestris). The occurrence of expansive and invasive species at the heap and its surroundings, the destruction of the habitat as a result of intensive traffic of motor vehicles, (3) the need for active conservation of calaminarian grassland, showing the most important conservation measures for the removal of shrub and woody species, expansive and invasive plants and limiting movement motor. References 1. Jędrzejczyk-Korycińska M. 2009. Areas of the former exploaitation of zinc-lead deposits – their richness and protection possibilities; Problems of Ecology of Landscape, Vol. XXIV: 71-80 2. Rostański A., Jędrzejczyk-Korycińska M., Nowak T. 2015. Protection of the nature of the metal-bearing areas. pp. 507- 521 [W:] Wierzbicka M. (red.) Ecotoxicology: plants, soils, metals. Warsaw University Press 82 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Morfologiczne i środowiskowe aspekty różnorodności biologicznej na przykładzie Trama troglodytes (Hemiptera, Aphididae) Aleksandra WYGLENDA, Aleksandra BILSKA, Joanna ZYGAŁA, Karolina RADKIEWICZ, Wiktoria VELÁSQUEZ, Jolanta BROŻEK, Łukasz DEPA, Piotr WĘGIEREK Katedra Zoologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-032 Katowice; e-mail: jolanta.brozek@us.edu.pl Wstęp Różnorodność biologiczna jest skutkiem przystosowań organizmów do zróżnicowanej gamy siedlisk i nisz ekologicznych. W przypadku mszyc, wiodącym typem przystosowań jest zdolność do żerowania na różnych częściach rośliny żywicielskiej, począwszy od wierzchołków pędów aż po korzenie (Heie 1987). Adaptacja do żerowania na korzeniach pociąga za sobą wiele zmian morfologicznych, czego przykładem są cechy gatunku Trama troglodytes, żerującego na korzeniach wielu przedstawicieli rodziny Asteraceae (Szelegiewicz 1978, Czylok 1990), zarówno rodzimych, w tym uprawnych (np. Artemisia spp., Tanacetum spp., Aster spp., Helianthus spp.) jak i obcych inwazyjnych (Solidago canadensis, Helianthus tuberosus). Cele pracy Celem pracy było określenie morfologicznych adaptacji T. troglodytes do żerowania na korzeniach Asteraceae z zastosowaniem elektronowej mikroskopii skaningowej. Wyniki i ich omówienie Analiza z użyciem elektronowej mikroskopii skaningowej wykazała u tego gatunku obecność różnorodnych sensilarnych narządów zmysłowych przy jednoczesnej redukcji oka złożonego, zbudowanego tylko z kilku omatidiów. Także gęste owłosienie ciała i redukcja sklerotyzacji w niektórych tagmach, wydłużone rostrum oraz ostre pazurki na stopach, umożliwiają efektywne zaczepienie na roślinie żywicielskiej, ochronę przed warunkami mikroklimatycznymi oraz skuteczną penetrację tkanek roślinnych przez aparat gębowy mszycy. Z kolei całkowita nieobecność syfonów i redukcja ogonka są adaptacją do mutualistycznej relacji z mrówkami, które chronią mszyce przed drapieżnikami. Taka ochrona sprawia, że syfony wydzielające feromony alarmowe oraz wydłużony ogonek służący do odrzucania kropli spadzi są u tych mszyc niepotrzebne. Wnioski Skuteczne przystosowania T. troglodytes do podziemnego trybu życia utrudniają jego zwalczanie w przypadku ewentualnej gradacji na roślinach uprawnych. Z drugiej zaś strony sprawiają, że jest on potencjalnym czynnikiem ograniczającym występowanie obcych gatunków inwazyjnych z rodziny Asteraceae, o ile T. troglodytes stanie się wektorem chorób wirusowych tych gatunków. Literatura 1. Czylok A. 1990. Phylogenetic concept of Tramini. Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego nr 1130, 1-64 2. Heie O. E. 1987. Morphological structures and adaptations. In: Harrewijn P, Minks AK (Eds) Aphids. Their biology, natural enemies and control vol. 2A, Elsevier, Amsterdam, pp 393-400 3. Szelegiewicz H. 1978. Klucze do oznaczania owadów Polski. XVII, Homoptera, 5a, Mszyce–Aphidodea, 1, Lachnidae. Polskie Towarzystwo Entomologiczne, 107 ss. THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 83 Morphological and environmental aspects of biological diversity, using Trama troglodytes (Hemiptera, Aphididae) as an example Aleksandra WYGLENDA, Aleksandra BILSKA, Joanna ZYGAŁA, Karolina RADKIEWICZ, Wiktoria VELÁSQUEZ, Jolanta BROŻEK, Łukasz DEPA, Piotr WĘGIEREK Department of Zoology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: jolanta.brozek@us.edu.pl Introduction Biological diversity results from organisms’ adaptation to a variety of habitats and ecological niches. In case of aphids, the most common adaptation is the ability to feed on different parts of the host plant, from shoot apices to roots (Heie, 1987). An adaptation to feed on roots causes many changes in morphology, such as those in Trama troglodytes, inhabiting the roots of numerous representatives of the Asteraceae family (Szelegiewicz, 1978, Czylok 1990), both domestic species, including crop plants (np. Artemisia spp., Tanacetum spp., Aster spp., Helianthus spp.), and invasive alien species(Solidago canadensis, Helianthus tuberosus). Aims of the work The aim of the study was to describe, using electron scanning microscopy, morphological adaptations of T. troglodytes to feed on roots of Asteraceae. Results and discussion An analysis with electron scanning microscopy indicated the presence of various sensory organs and the concomitant reduction of the compound eye to a few ommatidia. Also dense pilosity of the body and reduced sclerotization in some tagmata, elongated rostrum as well as sharp ungues on tarsi, enable effective attachment to the host plant, protection from microclimatic conditions and an effective plant tissues penetration through the aphid oral apparatus. In turn, the complete lack of cornicles and reduced cauda ensure adaptation to a mutualistic relationship with <a href="/tags/Ant/" rel="tag">ants</a>, protecting them from predators. Such protection renders unnecessary both cornicles emitting alarm pheromones and elongated cauda for throwing away honeydew droplets. Conclusions Effective adaptations of T. troglodytes to an underground environment make it difficult to be controlled in case of a massive invasion on crop plants. On the other hand, they make this species a potential factor restricting the occurrence of alien invasive Asteraceae species, provided that T. troglodytes becomes a vector of viral diseases of those species. References 1. Czylok A. 1990. Phylogenetic concept of Tramini. Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego nr 1130, 1-64 2. Heie O. E. 1987. Morphological structures and adaptations. In: Harrewijn P, Minks AK (Eds) Aphids. Their biology, natural enemies and control vol. 2A, Elsevier, Amsterdam, pp 393-400 3. Szelegiewicz H. 1978. Klucze do oznaczania owadów Polski. XVII, Homoptera, 5a, Mszyce–Aphidodea, 1, Lachnidae. Polskie Towarzystwo Entomologiczne, 107 pp. 84 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Perspektywy dyspersji Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) w wodach śródlądowych Polski Aneta SPYRA1, Małgorzata STRZELEC1, Mariola KRODKIEWSKA1, Anna CIEPLOK2 1Katedra Hydrobiologii, 2 Katedra Ekologii, Wydział Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice; e-mail: aneta.spyra@us.edu.pl Wstęp W porównaniu do ekosystemów lądowych środowiska słodkowodne są bardziej wrażliwe na pojawienie się gatunków obcych, których obecność może prowadzić do zamian zależności troficznych w ekosystemach. Do nich należy szczeżuja chińska (Sinanodonta woodiana). O jej ekspansywności na obszarze Europy świadczy systematyczny wzrost stanowisk jej występowania, szczególnie w ostatnim dwudziestoleciu. Cele pracy Wykazanie dlaczego S. woodiana występuje częściej w pewnych regionach kraju w środowiskach w analogicznych środowiskach wodnych. Wyniki i ich omówienie Do Polski szczeżuja chińska została zawleczona w połowie lat 80-tych ubiegłego wieku w wraz z roślinożernymi rybami wschodnioazjatyckimi. W jej dyspersji istotną rolę odgrywa obecność ryb karpiowatych, gospodarzy glochidiów, pasożytujących na ich skórze, płetwach czy skrzelach. Ostatnio notowane w kraju zmiany klimatyczne mogą zwiększać prawdopodobieństwo osiedlenia się tego gatunku szczególnie w regionach o wyższej średniej rocznej temperaturze powietrza atmosferycznego, co wykazały nasze badania (Spyra i in. 2012, 2016). W Polsce dotychczas gatunek ten nie stanowi zagrożenia dla rodzimej różnorodności, która nie jest cechą statyczną, lecz ciągle zmieniającą się w następstwie procesów naturalnych i antropogenicznych. W nowych środowiskach, głównie w stawach rybnych, nawet tych okresowo osuszanych, tworzy trwałe, niewielkie populacje, co świadczy o jej dużych zdolnościach adaptacyjnych względem temperatury wody jak i wahań jej poziomu. Wnioski Relacje S. woodiana z gatunkami rodzimymi wymagają systematycznych badań, tym bardziej, że małże są uznawane za kluczową grupę będącą w stanie kontrolować i przekształcać środowisko ze względu na swoją działalność filtracyjną. W przypadku S. woodiana konieczne stają się badania pozwalające na wskazanie cech ekologicznych środowiska umożliwiających tworzenie przez szczeżuję chińską trwałych populacji. Literatura 1. Spyra A., Strzelec M., Krodkiewska M. 2016. Further expansion of the invasive mussel Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) in Poland – establishment of a new locality and population features. Knowl. Manag. Aquat. Ecosyst. 417.doi:org?10.1051/kmae/2016028 2. Spyra A., Strzelec M., Lewin I., Krodkiewska M., Michalik-Kucharz A., Gara M. 2012. Characteristics of Sinanodonta woodiana (LEA, 1834) populations in fish ponds (Upper Silesia, Southern Poland) in relation to environmental factors. Internat. Rev. Hydrobiol.97: 12-25 THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 85 Prospects for the dispersion of Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) in inland waters of Poland Aneta SPYRA1, Małgorzata STRZELEC1, Mariola KRODKIEWSKA1, Anna CIEPLOK2 1Department of Hydrobiology, 2 Department of Ecology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice; e-mail: aneta.spyra@us.edu.pl: phon +48 323591411 Introduction Freshwater habitats, compared to terrestrial ecosystems, are more susceptible to the appearance of alien species like Chinese pond mussel (Sinanodonta woodiana) – the largest European species of Unionidae, whose presence may change the trophic relations in ecosystems. Its expansiveness is evidenced by a systematic increase in the number of sites of its occurrence, especially during the last two decades. Aims of the work The aims of the study was to demonstrate why S. woodiana occurs in different types of aquatic environments more often than in others regions of the country. Results and discussion Chinese pond mussel was introduced to Poland in the mid-80s of the last century with herbivorous East Asian fish. The presence of carp fish as glochidia hosts, which parasites on their skin, fins and gills are important in its dispersion. Recently indicated climate changes in the country may increase the probability of settlement of this species, especially in areas with the highest average annual temperatures, as was demonstrated in our study (Spyra et al. 2012, 2016). In Poland, this species does not threat to native diversity, which change constantly as a result of natural and anthropogenic processes. In new environments, mainly in fishponds, even those that are periodically drained, this species create small and stable populations, which demonstrates its high adaptability to the water temperature and fluctuations in the water level. Conclusions Relations of S. woodiana with native species required further research, especially since mussels are considered as key group which are able to control and transform the environment due to their filtration activity. Research is also needed to identify ecological traits of environment which allow to create permanent population of this species. References 1. Spyra A., Strzelec M., Krodkiewska M. 2016. Further expansion of the invasive mussel Sinanodonta woodiana (Lea, 1834) in Poland – establishment of a new locality and population features. Knowl. Manag. Aquat. Ecosyst. 417.doi:org?10.1051/kmae/2016028 2. Spyra A., Strzelec M., Lewin I., Krodkiewska M., Michalik-Kucharz A., Gara M. 2012. Characteristics of Sinanodonta woodiana (LEA, 1834) populations in fish ponds (Upper Silesia, Southern Poland) in relation to environmental factors. Internat. Rev. Hydrobiol.97: 12-25 86 ZAGROŻENIA ŚRODOWISKA PRZYRODNICZEGO Wpływ obniżeń terenu wywołanych eksploatacją górniczą na zagrożenie powodziowe w zlewni rzeki Kłodnicy Aleksandra CZAJKOWSKA Instytut Geologii Stosowanej, Wydział Górnictwa i Geologii, Politechnika Śląska w Gliwicach, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice; e-mail: aleksandra.czajkowska@polsl.pl, tel.: 32 2371924 Wstęp Jednym z negatywnych skutków podziemnej eksploatacji węgla kamiennego jest zaburzenie warunków wodnych na powierzchni terenu prowadzące do wzrostu zagrożenia powodziowego. Dotychczasowa wieloletnia działalność wydobywcza w zlewni rzeki Kłodnicy, prowadzona głównie systemem ścianowym na zawał, spowodowała znaczne osiadania powierzchni terenu oraz doprowadziła do utworzenia zalewisk w nieckach osiadania, których największe nagromadzenie obserwuje się na terenie gminy Gierałtowice, miasta Zabrze i Gliwice. Obserwowane są również zmiany morfologii koryta Kłodnicy i jej dopływów, zakłócające warunki grawitacyjnego spływu wód. Cele pracy W górnej części zlewni Kłodnicy projektowana jest dalsza eksploatacja podziemna pokładów węgla kamiennego, która docelowo obejmie okres do roku 2045. Maksymalne wartości osiadań w tym okresie dojdą do 17,5 m. Celem pracy było oszacowanie wpływu prognozowanych osiadań powierzchni terenu na zagrożenie powodziowe w zlewni, co wiązało się z wyznaczeniem zasięgu i głębokości stref zalewowych. Wyniki i ich omówienie Cel pracy zrealizowano poprzez opracowanie modelu hydraulicznego rzeki Kłodnicy z wykorzystaniem oprogramowania MIKE FLOOD oraz wykonanie symulacji prezentujących rozwój wezbrania dla przepływów o prawdopodobieństwie wystąpienia p=0,1%, 0,2%, 1% i 10%. Modelowanie przeprowadzono dla dwóch horyzontów czasowych, tj. dla aktualnego stanu ukształtowania powierzchni terenu oraz dla powierzchni zmienionej pod wpływem prognozowanych osiadań. Wyniki symulacji w postaci wygenerowanych stref zagrożenia powodziowego zostały przedstawione na mapach. Największe zagrożenie, będące następstwem prognozowanych obniżeń terenu, wystąpi na obszarze gminy Gierałtowice. Strefa zalewowa obejmie doliny potoków: Cienka, Dopływ z Przyszowic i Jasienica, a całkowita powierzchnia terenów zalanych wyniesie 2,701 km2. Strefa zalewowa obejmie swym zasięgiem obszary zabudowy lub znajdzie się w ich bezpośrednim sąsiedztwie, zaś największa głębokość wody dochodzić będzie do 12 m. W linii potoków wystąpi pogorszenie warunków spływu wód, nakładające się na zmiany już dokonane. Wnioski Z przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych wynika, że dalsze planowane roboty eksploatacyjne w zlewni rzeki Kłodnicy spowodują pogłębienie istniejących niecek osiadania i znaczący wzrost zagrożenia powodziowego. Zachowanie grawitacyjnego spływu wód i likwidacja podtopień wymagać będzie znacznych pogłębień koryt cieków. Opracowane mapy przedstawiające zasięg stref zalewowych z uwzględnieniem prognozowanych osiadań terenu powinny stanowić punkt wyjścia do właściwego zagospodarowania tych terenów, dostosowanego do istniejącego zagrożenia powodziowego, zaś w proces budowania programu działań przeciwpowodziowych powinny zostać włączone przedsiębiorstwa górnicze. Literatura 1. Czajkowska A., Osowska J. 2014. Wykorzystanie oprogramowania ArcGIS Desktop i MIKE 11 do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. W: Geochemia i geologia środowiska terenów uprzemysłowionych. Monografia pod red. M. Pozzi. Gliwice, Wydawnictwo PA NOVA: 220-235 2. Ekspertyza dotycząca możliwych do przeprowadzenia działań hydrotechnicznych, mających na celu ochronę przed powodzią terenów położonych na obszarach granicznych Gminy Gierałtowice i Miasta Zabrze oraz w dalszym biegu rzeki Kłodnicy na terenie Miasta Gliwice. GIG Katowice, Zakład Ochrony Wód. Katowice.2012 3. Pozzi M., Cempiel E., Czajkowska A. 2009. Likwidacja zagrożenia powodziowego na terenach zdegradowanych działalnością górniczą na przykładzie gminy Gierałtowice. W: Rekultywacja i rewitalizacja terenów zdegradowanych. Praca zbiorowa pod red. G. Maliny. Poznań, Wydawnictwo Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Wielkopolski: 345-354 4. Projekt badawczy N N524 468839. 2015. Określenie zagrożenia powodziowego w zlewni na terenach Górniczych z wykorzystaniem modelowania matematycznego na przykładzie rzeki Kłodnicy, Gliwice THE THREATS OF THE ENVIRONMENT 87 The impact of land subsidence caused by underground coal mining on the flood risk in the Kłodnica river basin Aleksandra CZAJKOWSKA Institute of Applied Geology, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, 2 Akademicka, 44-100 Gliwice; e-mail: aleksandra.czajkowska@polsl.pl, phon: +48 32 237 19 24 Introduction One of the negative effects of underground hard coal mining is the disturbance of water surface conditions leading to increased flood risk. The long-term mining activity in the basin of the Kłodnica River, mainly led by the wall system, has resulted in considerable subsidence of the area and led to the formation of flowage in subsiding trough, the largest of which is observed in Gierałtowice, Zabrze and Gliwice. There are also observed changes in the morphology of the Kłodnica river bed and its tributaries, which interfere with the gravitational flow of water. Aims of the work In the upper part of the basin of Kłodnica a further underground mining of hard coal seams is planned, which will cover the period up to 2045. The maximum subsidence values during this period will reach 17.5 m. The purpose of the study was to estimate the impact of forecasted land surface subsidence on the flood risk in the river basin area and the depths of the floodplains. Results and discussion The purpose of the work was realized by developing the hydraulic model of the river Kłodnica using MIKE FLOOD software and performing simulations showing the flow increase for probability p = 0.1%, 0.2%, 1% and 10%. Modeling was carried out for two time horizons, ie for the current state of the terrain and for the surface altered by the forecasted subsidence. The results of the simulation are presented on the maps. The greatest threat, following the forecast of lowering of the area, will occur in the Gierałtowice municipality. The flood zone will include the streams of the Cienka, the tributaries of Przyszowice and Jasienica, and the total area of flooded areas will be 2,701 km2. The flood zone will cover the areas of development or will be in their immediate vicinity, while the deepest water depth will be up to 12 m. Conclusions The simulation calculations have shown that further planned exploitation works in the basin of the Kłodnica river will cause deepening of the existing subsiding trough and significant increase of flood risk. Maintenance of the gravitational flow of water and the liquidation of the floodplain will require significant deepening of the river beds. Developed maps showing the extent of floodplains, including forecasted land subsidence, should be the starting point for proper management of these areas, adapted to the existing flood risk, and mining enterprises should be included in the flood protection program development process. References 1. Czajkowska A., Osowska J. 2014. Wykorzystanie oprogramowania ArcGIS Desktop i MIKE 11 do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. W: Geochemia i geologia środowiska terenów uprzemysłowionych. Monografia pod red. M. Pozzi. Gliwice, Wydawnictwo PA NOVA: 220-235 2. Ekspertyza dotycząca możliwych do przeprowadzenia działań hydrotechnicznych, mających na celu ochronę przed powodzią terenów położonych na obszarach granicznych Gminy Gierałtowice i Miasta Zabrze oraz w dalszym biegu rzeki Kłodnicy na terenie Miasta Gliwice. GIG Katowice, Zakład Ochrony Wód. Katowice. 2012 3. Pozzi M., Cempiel E., Czajkowska A. 2009. Likwidacja zagrożenia powodziowego na terenach zdegradowanych działalnością górniczą na przykładzie gminy Gierałtowice. W: Rekultywacja i rewitalizacja terenów zdegradowanych. Praca zbiorowa pod red. G. Maliny. Poznań, Wydawnictwo Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Wielkopolski: 345-354 4. Projekt badawczy N N524 468839. 2015. Określenie zagrożenia powodziowego w zlewni na terenach Górniczych z wykorzystaniem modelowania matematycznego na przykładzie rzeki Kłodnicy, Gliwice CZĘŚĆ 3 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA PART 3 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 90 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Rola badań strukturalnych w poszukiwaniu nowych materiałów dla "zielonej" gospodarki Paweł ZAJDEL Zakład Fizyki Kryształów, Instytut Fizyki im. A. Chełkowskiego, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: pawel.zajdel@us.edu.pl; tel.: 323591978 Wstęp Rok 2014 został ogłoszony przez UNESCO Światowym Rokiem Krystalografii, upamiętniając stulecie odkrycia przez M. Lauego dyfrakcji promieni rentgenowskich i jej późniejszego zastosowania przez W. H. Bragga i W. L. Bragga do określenia struktury krystalicznej materii. Rozwój metod badawczych i techniki komputerowej pozwala obecnie na badanie zmian struktury materiałów w czasie ich pracy (techniki in-operando), dostarczając informacji nie tylko o chemicznej budowie materii, ale również o fizycznych podstawach zachodzących w niej procesów. Cele pracy Samowystarczalna energetycznie gospodarka wymaga szeregu zmian technologicznych w procesie wytwarzania energii i jej składowania. Podniesienie efektywności poszczególnych etapów możliwe jest dzięki lepszemu zrozumieniu podstaw fizycznych stojących za pożądanymi własnościami materii. Wyniki i ich omówienie W badaniach rentgenowskich i neutronowych prowadzonych we współpracy z ośrodkami w Anglii i USA, poszukujemy odpowiedzi na pytanie, jakie parametry struktury decydują o wybranych własnościach makroskopowych. W pierwszej kolejności przedstawione zostaną wyniki badań strukturalnych materiałów używanych przy produkcji energii odnawialnej: hybrydowego perowskitu jako elementu ogniw fotowoltaicznych (Minns et al. 2017) oraz stałego elektrolitu będącego podstawą ogniwa paliwowego (SOFC) (Kuang et al. 2008). Następnie zaprezentowane zostaną mechanizmy separacji (Herm et al. 2013) i adsorpcji (Queen et al. 2011) rożnych gazów w materiałach typu MOF (Metal Organic Framework) mających zastosowanie w klasycznej energetyce opartej na węglowodorach. Dodatkowo przedstawione zostaną podstawy metody maksymalnej entropii i jej zastosowania w udokładnianiu struktur krystalicznych. Wnioski Pomimo upływu ponad stulecia od odkrycia zjawiska dyfrakcji promieni rentgenowskich, metody dyfrakcyjne pozostają podstawowymi technikami określania struktury materii. Możliwość prowadzenia badań in-situ/in- operando daje wgląd w fizyczne podstawy zjawisk zachodzących w strukturze krystalicznej w czasie jej pracy, co pozwala na wydajniejsze projektowanie przyszłych materiałów. Literatura 1. Minns J. L., Zajdel P., Chernyshov D., van Beek W., Green M.A. 2017. Structure and interstitial iodide migration in the hybrid perovskite, methylammonium lead iodide Nature Commun. 8: 15152 DOI: 10.1038/ncomms15152 2. Kuang X., Green M. A., Niu H., Zajdel P., Dickinson C., Claridge J. B., Jantsky L., Rosseinsky M. J. 2008. Interstitial- oxide-ion conductivity in layered melilite, Nature Materials 7: 498-504 3. Herm Z. R., Wiers B. M., Mason J. A., van Baten J. M., Hudson M. R., Zajdel P., Brown C. M., Masciocchi N., Krishna R., Long J. R. 2013. Separation of hexane isomers in a metal-organic framework with triangular channels. Science 340(6135): 960-964 4. Queen W. L., Brown C. M., Britt D. K., Zajdel P., Hudson M. R., Yaghi O. M. 2011. Site-Specific CO2 Adsorption and Zero Thermal Expansion in an Anisotropic Pore Network J. Phys. Chem. C, 115: 24915-24919 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 91 Structural Studies in Search for New Materials for ‘Green’ Economy Paweł ZAJDEL Department of Phisics of Crystals, The August Chełkowski Institute of Phisics, University of Silesia in Katowicach; 4 Uniwersytecka 40-007 Katowice; e-mail: pawel.zajdel@us.edu.pl; tel.: +48 323591978 Introduction Year 2014 was pronounced by the UNESCO as the Year of Crystallography to commemorate the discovery of diffraction of x-rays by M. von Laue and its application by W. L. Bragg and W. H. Bragg to determination of crystal structures. Development of experimental method and computers allows nowadays to investigate materials during operation (techniques in-operando), providing information not only about their structures but also giving insight into physical foundations of the processes. Aims of the work Sustainable economy requires many technological changes in production and storage of energy. Better understanding of physical background of the desired properties of materials makes possible to increase the efficiency of each of the stages. The answers to the question: ‘Which structural features are responsible for particular macroscopic behaviour?’ is sought using neutron and x-ray scattering. Results and discussion A selection of structural studies carried out with cooperation with centres in the USA and the UK will be presented. The first part of the presentation will cover materials essential in production of renewable energy: a hybrid perovskite as an element of a photovoltaic cell (Minns et al. 2017) and a solid electrolyte as a basis for a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) (Kuang et al. 2008). The next part will be devoted to processes of separation (Herm et al. 2013) and adsorption (Queen et al. 2011) of gases in MOF (Metal Organic Framework) materials used in hydrocarbon based economy. The talk will also introduce the Maximum Entropy Method as a tool for structural refinement. Conclusions Despite over centennial anniversary of the structural studies using x-rays, the diffraction based techniques remain the fundamental methods in the determination of structures of materials. The possibility to carry out research in-situ/in-operando gives us a chance to gain unprecedented knowledge about physical principles governing performance of the materials during their operation. This information will allow us to further improve required features of the devices used in ‘green’ economy. References 1. Minns J. L., Zajdel P., Chernyshov D., van Beek W., Green M.A. 2017. Structure and interstitial iodide migration in the hybrid perovskite, methylammonium lead iodide Nature Commun. 8: 15152 DOI: 10.1038/ncomms15152 2. Kuang X., Green M. A., Niu H., Zajdel P., Dickinson C., Claridge J. B., Jantsky L., Rosseinsky M. J. 2008. Interstitial- oxide-ion conductivity in layered melilite, Nature Materials 7: 498-504 3. Herm Z. R., Wiers B. M., Mason J. A., van Baten J. M., Hudson M. R., Zajdel P., Brown C. M., Masciocchi N., Krishna R., Long J. R. 2013. Separation of hexane isomers in a metal-organic framework with triangular channels. Science 340(6135): 960-964 4. Queen W. L., Brown C. M., Britt D. K., Zajdel P., Hudson M. R., Yaghi O. M. 2011. Site-Specific CO2 Adsorption and Zero Thermal Expansion in an Anisotropic Pore Network J. Phys. Chem. C, 115: 24915-24919 92 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Produkcja bioenergii z biomasy roślin dziko rosnących na terenach nieużytków poprzemysłowych Anna PATRZAŁEK, Katarzyna NOWIŃSKA Instytut Geologii Stosowanej, Wydział Górnictwa i Geologii, Politechnika Śląska w Gliwicach; ul. Akademicka 4, 44-100 Gliwice; e-mail: katarzyna.nowinska@polsl.pl, tel.: 504 122 477 Wstęp Idealna roślina energetyczna powinna cechować się: wysokim plonem suchej biomasy z hektara, niskimi nakładami przy jej produkcji ,,niskim zapotrzebowaniem na substancje pokarmowe. niską zawartością zanieczyszczeń (Grzybek 2008). Wymogi te w pełni spełniają rośliny dziko rosnące: nawłoć (Solidago spp.) oraz trzcinnik piaskowy (Calamagrostis epigejos), które skolonizowały siedliska trudne na większości nieużytków poprzemysłowych (Scharfy i in. 2010). Cele pracy Celem podjętych badań było określenie: wielkości produkowanej biomasy nadziemnej z jednostki powierzchni na terenach trudnych, zawartości metali w Solidago spp. i Calamagrostis epigejos oraz wartości energetycznej tych roślin. Wyniki i ich omówienie Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że wielkość produkowanej biomasy na terenach nieużytków przemysłowych wynosi średnio 20 Mg∙ha-1, zarówno dla nawłoci, jak i dla trzcinnika piaskowego (Patrzałek 2005). Zawartość metali: cynku, ołowiu i żelaza częściach nadziemnych nawłoci i trzcinnika piaskowego zebranych ze zwałowiska odpadów pogórniczych oraz z osadnika po flotacji rud Zn-Pb uznać należy za niską. Zawartość cynku nie przekracza 20 ppm, ołowiu 2 ppm, elaza 700 ppm (Nowińska i in. 2012). Wartości opałowe nawłoci i trzcinnik piaskowy wynoszą odpowiednio: 19 MJ·kg-1 i 17 MJ·kg-1 i są one porównywalne do wartości opałowej węgla brunatnego. Z 1000 kg nawłoci uzyskano 190 m3 biogazu i jest to wartość porównywalna z ilością biogazu pozyskiwaną z innych roślin uprawnych, takich jak rozdrobniona kolba kukurydzy, ziarna zbóż. Podczas fermentacji świeżych roślin trzcinnika piaskowego uzyskano o 16% więcej biogazu niż z nawłoci (Patrzałek i in. 2016). Wnioski Pozyskiwanie biomasy Solidago spp. i Calamagrostis epigejos z siedlisk trudnych dla celów energetycznych jest zasadne z uwagi na: - duże powierzchnie nieużytków poprzemysłowych opanowanych przez zbiorowiska tych roślin, - ich długotrwałość – są to byliny, które rozmnażają się przez rozłogi, - uzyskiwanie wysokich plonów biomasy zielonej bez nakładów na zabiegi agrotechniczne, - niską zawartość metali ciężkich w częściach nadziemnych tych roślin, - wysoką wartość energetyczną oraz ilość pozyskiwanego z nich biogazu. Literatura 1. Grzybek A. 2008. Zapotrzebowanie na biomasę i strategie energetycznego jej wykorzystania, Studia i raporty IUNG- PIB, Puławy 2. Nowińska K., Kokowska-Pawłowska M., Patrzałek A. 2012. Metale w Calamagrostis epigejos i Solidago Sp. ze zrekultywowanych nieużytków poprzemysłowych , Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, nr 3 3. Patrzałek A. 2005. Ocena zbiorowisk roślinnych na zrekultywowanych zwałowiskach w Zabrzu w celu określenia ich dalszych funkcji w planie zagospodarowania przestrzennego. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, z. 267 4. Patrzałek A., Kaszubkiewicz J., Nowińska K. 2016. Wykorzystanie nawłoci (Solidago spp.) z siedlisk trudnych dla celów energetycznych, Systemy Wspomagania Inżynierii Produkcji, 5 (17) 5. Scharfy D., Güsewell S., Gessner MO., Venterink HO. 2010. Invasion of Solidago gigantea in contrasting experimental plant communities: effects on soil microbes, nutrients and plant–soil feedbacks”. Journal of Ecology THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 93 Bioenergy production from biomass of wild plants on the area of post-industrial wastelands Anna PATRZAŁEK, Katarzyna NOWIŃSKA Institute of Applied Geology, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology in Gliwice, Poland; e-mail: katarzyna.nowinska@polsl.pl, phon: +48 504 122 477 Introduction The ideal energy plant should be characterized by: high yield of dry biomass per hectare, low production cost, low demand for nutrients, low pollutant content (Grzybek 2008). These requirements are fully fulfilled by wild plants: goldenrod (Solidago sp.) and bushgrass (Calamagrostis epigejos), which colonized difficult habitats on most brownfield wastelands. Aims of the work The aim of the study was to determine: amount of biomass produced from surface unit, metal content in Solidago sp. and Calamagrostis epigejos and energy value of these plants. Results and discussion On the basis of studies it was found that amount of produced biomass on the area of post-industrial wastelands is average 20 Mg∙ha-1 for both Solidago sp. and Calamagrostis epigejos (Patrzałek 2005). Content of zinc, lead and iron in goldenrod and bushgrass from coal post-mining landfill and Zn-Pb ores postflotation settling is low. Content of zinc does not exceed 20 ppm, lead 2 ppm, iron 700 ppm (Nowińska i in. 2012). Calorific values of Solidago sp. and Calamagrostis epigejos are 19 MJ·kg-1 and 17 MJ·kg-1, and they are comparable to the calorific value of lignite. Of the 1000 kg of goldenrod 190 m³ of biogas was obtained and this is comparable to the amount of biogas obtained from other crop plants such as crushed corn flakes, cereal grains. During the fermentation of fresh bushgrass 16% more biogas was obtained than from the goldenrod (Patrzałek i in. 2016). Conclusions Acquisition of biomass Solidago sp. and Calamagrostis epigejos from difficult habitats for energy purposes is justified due to: large areas of post-industrial wasteland dominated by the communities of these plants, their longevity – these are the perennials that reproduce through the openings, obtaining high yields of green biomass without spending on agrotechnical treatments, low content of heavy metals in aboveground parts of these plants, high energy value and the amount of biogas obtained from them. References 1. Grzybek A. 2008. Zapotrzebowanie na biomasę i strategie energetycznego jej wykorzystania, Studia i raporty IUNG- PIB, Puławy 2. Nowińska K., Kokowska-Pawłowska M., Patrzałek A. 2012. Metale w Calamagrostis epigejos i Solidago sp. ze zrekultywowanych nieużytków poprzemysłowych , Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, nr 3. 3. Patrzałek A. 2005. Ocena zbiorowisk roślinnych na zrekultywowanych zwałowiskach w Zabrzu w celu określenia ich dalszych funkcji w planie zagospodarowania przestrzennego. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo, z. 267 4. Patrzałek A., Kaszubkiewicz J., Nowińska K. 2016. Wykorzystanie nawłoci (Solidago spp.) z siedlisk trudnych dla celów energetycznych, Systemy Wspomagania Inżynierii Produkcji, 5 (17) 5. Scharfy D., Güsewell S., Gessner MO., Venterink HO. (2010) Invasion of Solidago gigantea in contrasting experimental plant communities: effects on soil microbes, nutrients and plant–soil feedbacks”. Journal of Ecology 94 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Stosowanie naturalnych źródeł energii do ogrzewania powietrza zewnętrznego w okresie zimowym w kopalniach węglowych Olena SHYPYKA Państwowy Górniczy Uniwersytet w Saint-Petersburgu, Rosja; e-mail: shipika91@mail.ru Wstęp Przejście do alternatywnych źródeł energii jest związane z wyczerpaniem zasobów ropy naftowej, gazu ziemnego i węgla, a także potrzebą zmniejszenia obciążenia środowiska. Jednym z rozwiązań tego problemu jest zastąpienie tradycyjnych źródeł paliw kopalnych naturalnymi,zwłaszcza energii słonecznej, energii wiatrowej, energii cieplnej zebranej w geliotermozone, hydrosferzę (morza, rzeki i jeziora) i itosfery (energia geotermalna) (Shuvalov 1988). Najbardziej dostępne z naturalnych źródeł energii w kopalniach węgla należy uznać masyw skalny i wody. Te źródła ciepła, w przeciwieństwie do innych wymienionych naturalnych źródeł różnią się łatwością eksploatacji i stabilnością pojemności ciepła przez czas roczny, a to sprawia celowość do stalego wykorzystania, do ogrzewania powietrza lub do akumulacji z możliwością udziału w technologicznym procesie w przypadku energetycznego niedoboru (Dyadkin i in. 1991). Cele pracy Realizacja tego sposobu polega na zastosowaniu naturalnych źródeł energii poprzez dobór ciepła od skał i wód podziemnych i pośredniego gromadzenia w strukturach podziemnych w okresachniskiego pobóru energii do późniejszego jej użycia w przypadku braku. Wyniki i ich omówienie Poprawa wydajności procesu podgrzewania zewnętrznego powietrza jest możliwe w przypadku podwyższenia temperaturowego potencjału wydobytego środka przenoszącego ciepło do 40 C – 50 C, co można osiągnąć przez zastosowanie pompy ciepła. Pozytywne doświadczenia zastosowania pomp ciepła w różnych branżach przemysłu, w tym w górnictwie potwierdza możliwość zastosowania pomp ciepła w systemach grzewczych powietrza kopalni w okresie zimowym (Zakirov 2000). Wykorzystanie naturalnych źródeł energii do ogrzewania powietrza w zimie, może być przeprowadzone ze wstępną akumulacją. Podziemny akumulator, jest istotnym elementem w systemie regulacji ogrzewania z wykorzystaniem naturalnych źródeł energii. Dzięki niemu można łatwo rozwiązać problem tymczasowych niespójności nadmiaru energii cieplnej i jej niedoboru w okresie zimowym, a także możliwość otrzymania substancji chłodniczej do układów klimatyzacyjnych w okresie letnim. Pozwala to na bardziej racjonalne wykorzystanie zasobów energetycznych w cyklu rocznym i zneutralizować problem niedoboru energii, na przykład w przypadku nienormalnie niskich temperatur powietrza lub w okresach szczytowego zapotrzebowania energii. Wnioski Zatem, zastosowanie metody ogrzewania powietrza zewnętrznegoza pomocą podziemnego akumulatora ciepła pozwala na zagwarantowanie niezbędnego ogrzewania powietrza zewnętrznego dołączonego do wyrobisk górniczych w przypadku wachań temperatury, bez zmiany parametrów projektowych. Literatura 1. Shuvalov Yu.V. 1988. Regulation of the thermal regime of mines and mines in the North.Ed. Leningrad State University, 192 p. 2. Dyadkin Yu.D., Shuvalov Yu.V., Gendler S.G. 1991. Experience and perspectives of using natural and secondary energy sources for normalizing the thermal regime of mines and mines. Collection of reports of the international conference on the safety of mining operations, h .II.Donetsk, p. 367-376 3. Zakirov D.G. Energysaving. Perm: TheBook, 2000 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 95 Employment of natural energy sources for outer air heating over winter time on coal mines Olena SHYPYKA Industrial Safety Department, St. Petersburg Mining University, <a href="/tags/Russia/" rel="tag">Russia</a>; e-mail:shipika91@mail.ru Introduction The transition to alternative energy sources is associated with the depletion of oil, natural gas and coal reserves, as well as the need to reduce the environmental burden on the environment. One of the ways to solve this problem is to replace traditional types of fossil fuels with renewable natural energy sources, in particular solar energy, wind energy, thermal energy accumulated in the solar thermal zone, hydrosphere (sea, river and lake water) and lithosphere (geothermal energy) ( Shuvalov 1988). The most technically accessible natural energy sources in coal mines should be considered rock and mine water. These sources of heat, in contrast to other natural sources listed above, are characterized by their ease of development and stability of the thermal potential during the annual period, and that makes it expedient to use them continuously either for air heating or for accumulation with the possibility of involving air in the heat treatment process with an energy deficit (Dyadkin et al. 1991). Aims of the work The implementation of this method refers to the use of natural energy sources achieved on the basis of the selection of the heat of rocks and groundwater and its intermediate accumulation in underground structures in periods with low energy consumption for subsequent use when it is scarce. Results and discussion An increase in the efficiency of the process of heating outdoor air is possible in the case of an increase in the temperature potential of the recovered coolant to 40 °C – 50 °C, which can be achieved through the use of heat pumps. The positive experience of their application in various industries, including in the mining industry, confirms the possibility of using heat pumps in mine air heating systems in winter (Zakirov 2000). The use of natural energy sources for air heating in winter, can be carried out with pre-accumulation. An underground battery is an important element in the thermal management system using natural energy sources. With its help, the problems of temporary discrepancy of excess heat energy and its deficit in winter time, as well as the possibility of obtaining a coolant, for air conditioning systems in a warm period of time are easily solved. This makes it possible to use more efficiently the available energy resources during the annual cycle and to eliminate the energy deficit problem, for example, at an abnormally low temperature of atmospheric air, or during periods of its maximum consumption. Conclusions Thus, the use of the method of heating the outside air as an underground heat accumulator makes it possible to guarantee the necessary heating of the external air supplied to the mining workings of the mines with significant variations in its temperature without changing the design parameters. References 1. Shuvalov Yu.V. 1988. Regulation of the thermal regime of mines and mines in the North.Ed. Leningrad State University, 192 p. 2. Dyadkin Yu.D., Shuvalov Yu.V., Gendler S.G. 1991. Experience and perspectives of using natural and secondary energy sources for normalizing the thermal regime of mines and mines. / Collection of reports of the international conference on the safety of mining operations, h .II.Donetsk, p. 367-376 3. Zakirov D.G. Energysaving. Perm: TheBook, 2000 96 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wykorzystanie roślin energetycznych w procesie fitoremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi – od uprawy do zagospodarowania odpadów po procesie zgazowania biomasy Marta POGRZEBA1, Jacek KRZYŻAK1, Sebastian WERLE2, Anja HEBNER3, Izabela RATMAN-KŁOSIŃSKA1 1Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych; 2Politechnika Śląska, Instytut Techniki Cieplnej; 3Vita34 AG, BioPlanta Unit, Leipzig, <a href="/tags/Germany/" rel="tag">Germany</a>; e-mail: m.pogrzeba@ietu.pl, tel.: 322546031 Wstęp Gleby zanieczyszczone metalami ciężkimi są nieodpowiednie do produkcji żywności, ze względu na możliwość przechodzenia zanieczyszczeń do jadalnych części roślin a w konsekwencji włączanie w łańcuch pokarmowy. Uprawa roślin energetycznych może pozwolić na przywrócenie wartości użytkowej tych gleb, poprzez utworzenie systemu produkcji biopaliw. Ponadto, uprawa takich roślin oferuje możliwości oczyszczania gleb poprzez zastosowanie procesu fitoremediacji. Cele pracy W ramach projektu Phyto2Energy (7 Program Ramowy UE) przeprowadzony został eksperyment polowy na obszarze zanieczyszczonym ołowiem, kadmem i cynkiem, zlokalizowany w Polsce (Bytom) i Niemczech (Lipsk). Polska część eksperymentu zlokalizowana jest na glebie rolniczej zanieczyszczonej metalami ciężkimi wskutek działalności huty cynku i ołowiu, natomiast miejsce badawcze w Niemczech stanowi nieczynne składowisko komunalnych osadów ściekowych. W ramach eksperymentu testowane są cztery gatunki roślin energetycznych: miskant olbrzymi (Miscanthus x giganteus), ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita), proso rózgowe (Panicum virgatum) i spartina preriowa (Spartina pectinata). Celem badań jest określenie możliwości produkcji biomasy na glebach zanieczyszczonych, z uwzględnieniem wysokości plonu, pobierania zanieczyszczeń oraz potencjału fitoremediacyjnego badanych gatunków. Zebrana biomasa jest badana pod kątem jej wykorzystania w produkcji energii w procesie zgazowania, z uwzględnieniem przechodzenia zanieczyszczeń na szlaku biomasa – syngaz – pozostałości poprocesowe. Ponadto oceniano właściwości nawozowe popiołów po procesie zgazowania. Wyniki i ich omówienie Głównym czynnikiem odpowiedzialnym za pobieranie metali ciężkich przez testowane gatunki roślin wydaje się być poziom ich biodostępności w glebie. Rośliny uprawiane na obszarze składowiska komunalnych osadów ściekowych charakteryzowały się niskim pobieraniem metali ciężkich do części nadziemnych, co związane było z wysoką zawartością materii organicznej i w konsekwencji niską biodostępnością zanieczyszczeń. W przypadku roślin uprawianych na glebie rolniczej, o znacznej biodostępności metali ciężkich, najwyższe pobieranie ołowiu stwierdzono dla prosa rózgowego, a kadmu i cynku dla ślazowca pensylwańskiego. Przeprowadzone testy zgazowania biomasy pozwoliły na stwierdzenie, iż uzyskane paliwo w postaci syngazu może być wykorzystane w produkcji energii w różnego typu instalacjach. Analiza pozostałości po procesie zgazowania biomasy, obejmująca zawartość metali ciężkich orz mikro i makroskładników, wykazała że popioły uzyskane ze spartiny preriowej spełniają kryteria stosowania jako nawozy w rolnictwie. Niemniej jednak, popioły po zgazowaniu pozostałych gatunków mogą być wykorzystane do poprawy jakości gleb zanieczyszczonych i wspomóc procesy ich remediacji. Wnioski Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić iż zastosowanie uprawy roślin energetycznych na terenach zanieczyszczonych metalami ciężkimi może z powodzeniem wspomóc przywrócenie tym obszarom wartości zarówno ekonomicznej jak i środowiskowej. Uzyskana biomasa może być wykorzystana w produkcji bioenergii, ponadto istnieje możliwość zamknięcia „cyklu produkcyjnego” poprzez wykorzystanie powstałych odpadów w nawożeniu, czyniąc zastosowany proces praktycznie bezodpadowym. Przedstawione wyniki zostały uzyskane w ramach projektu PHYTO2ENERGY, realizowanego w ramach działań Marie Curie-Skłodowskiej 7 Programu Ramowego UE oraz dotacji MNiSW THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 97 The use of energy crop in phytoremediation of soils contaminated with heavy metals – from the biomass cultivation to the residues management after biomass gasification process Marta POGRZEBA1, Jacek KRZYŻAK1, Sebastian WERLE2, Anja HEBNER3, Izabela RATMAN-KŁOSIŃSKA1 1Institute for Ecology of Industrial Areas, Katowice, Poland; 2Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology; 3Vita34 AG, BioPlanta Unit, Leipzig, Germany; e-mail: m.pogrzeba@ietu.pl, ph.: +48322546031 Introduction The soils contaminated with heavy metals are not suitable for food production due to possibilities of contaminants uptake and consequently including them into food chain. Cultivation of energy crops is an option in soil function recovery, via creation of biofuels production system. Moreover, during the plant growth it is possible to clean up the soils by the phytoremediation process. Aims of the work During the Phyto2Energy Project (7 Framework Programme of European Union) field experiments were conducted at two sites (Bytom, Poland and Leipzig, Germany) contaminated with lead, cadmium and zinc. Polish part of the experiment is located at arable soil, contaminated with heavy metals during the activity of nearby lead and zinc smelter, while German site is former contaminated sewage sludge deposit site. Four energy crop species: Miscanthus (Miscanthus x giganteus), Virginia Mallow (Sida hermaphrodita), switchgrass (Panicum virgatum) and cordgrass (Spartina pectinata) have been tested. The goal of the experiment was to assess possibilities of biomass cultivation at contaminated soils, including yield, contaminants uptake and phytoremediation potential of tested species. Collected biomass was tested for energy production during the gasification process, including the fate of the contaminants in the biomass, produced syngas and postprocess residues. Moreover ashes after the gasification process have been assessed as potential soil fertilizers. Results and discussion Bioavailability of heavy metals in the soils seems to be the main factor responsible for uptake of contaminants by plants. Plants cultivated at former sewage sludge deposit site were characterized by low heavy metal uptake to aboveground parts, what was directly connected with high organic matter content and consequently low heavy metals bioavailability. In case of plants cultivated at arable soil, where contaminants were much more bioavailable, the highest lead uptake was found for Panicum virgatum, while cadmium and zinc for Sida hermaphrodita. Conducted biomass gasification tests showed that obtained syngas could be used in energy production in different types of installations. The analyses of the postprocess residues, including content of heavy metals, macro and micronutrients showed that ashes after Spartina pectinata gasification meets the standards for use as fertilizers in the agriculture. The ashes after gasification of other tested species contain elevated amount of heavy metals, but still could be use as fertilizers for contaminated soils enhancing the phytoremediation process of that areas. Conclusions Based on the results, it could be concluded, that cultivation of energy crops at contaminated areas is an option for restoring these areas to both economic and environmental values. Biomass is suitable to be use in bioenergy production, moreover it is possible to close it lifecycle by the use of the residues as fertilizers, what makes whole production system practically „waste-free”. Research financed by the PHYTO2ENERGY project – 7FP for Research, Technological Development and Demonstration of the European Union, under the Grant Agreement No. 610797 98 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wilgotność podłoża jako czynnik różnicujący roślinność na zwałowiskach odpadów pogórniczych w aspekcie ich zagospodarowania Anna KRAWCZYK, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Marta REIMANN, Dominik PŁONKA Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: edyta.sierka@us.edu.pl; tel.: 322009557 Wstęp Wilgotność podłoża jest dynamicznym związkiem między klimatem, procesami zachodzącymi w podłożu a roślinnością. Jej zmienność i dynamika warunkowane są 1) parametrami strukturalnymi podłoża, np. składem granulometrycznym, zawartością węgla organicznego i 2) parametrami roślinności np. biomasą części nad- i podziemnych roślin, grupami funkcyjonalnymi gatunków, różnorodnością gatunkową (Fischer i in. 2015). Zmiana pokrycia terenu, przez określony typ roślinności, najczęściej prowadzi do modyfikacji całościowego bilansu wody w podłożu na określonym obszarze, wpływa na funkcjonowanie całych ekosystemów oraz warunkuje przebieg i skuteczność regeneracji tych terenów (Tokumoto i in. 2014). Zatem istotna jest znajomość czynników regulujących zmienność zawartości wody w glebie, jako czynnika warunkującego, poza wzrostem roślinności i jej zróżnicowania, trwałe zagospodarowanie powierzchni m.in. terenów przekształconych (Stalmachova, Sierka 2014) z uwzględnieniem szeroko pojętej bioty funkcjonującej w podłożu w ścisłym związku z roślinnością (Sylvain, Wall 2011). Cele pracy Głównym celem pracy jest określenie zależności pomiędzy wilgotnością podłoża a typem roślinności dominującej (grup funkcjonalnych roślin), kształtującej się w sposób spontaniczny na zwałowiskach odpadów pogórniczych. Wyniki i ich omówienie Średnie pokrycie 19 gatunków dominujących na 297 poletakch rozmieszczonych na 4 badanych obiektach wynosiło 38,6%. Badane zwałowiska odpadów pogórniczych nie różnią się istotnie statystycznie pomiędzy sobą pod względem procentowego udziału gatunków dominujących (H=1,772354, p≤0,6210) w pokrywie roślinnej i produkcji biomasy (H=7,435227; p ≤0,0592). Natomiast wigotność podłoża (WL) jest istotnie różna na każdym z nich (WL: H=74,37348; p≤0,0000; PW: H=80,00427; p≤0,0000). Stwierdzono, że miejsca, gdzie dominowały trawy m.in. Festuca arundinacea, F. rubra, Poa compressa były bardziej suche (średnia WL- 2,49%) niż te, gdzie dominowały rośliny dwuliścienne m.in. Chamaenerion palustre. Phragmites australis (średnia WL-4,29%). Przy czym najniższą pojemnością wodną (PW) wykazywały się miejsca występowania Phragmites australis (średnia PW=29,27%) a najwyższą tereny z dominacją Erigeron annuus czy Tripleurospermum inodorum (średnia PW=49,17%). Pomiędzy analizowanymi parametrami wykazano, że wraz ze wzrostem wilgotności maleje procentowy udział gatunków dominujących (R=-0,1280 p≤0,0273) a zwiększa się PW (R=0,4211; p≤0,0000). Nie stwierdzono istotnej zależności pomiędzy WL a biomasą gatunków dominujących dla obu grup funkcjonalnych – traw (p≤0,3737) i roślin dwuliściennych (p≤0,8787). Wyniki analizy PCA wskazują, że WL i PW są dodatnio skorelowane z drugą osią i wyjaśniają odpowiednio 74% i 59% wariancji a udział gatunków dominujących i ich biomasa z osią pierwszą (52% wariancji). Wnioski Do trwałego i skutecznego zagospodarowania terenów przekształconych należy wykorzystywać trawy a w drugiej kolejności lub jako uzupełnienie, rośliny dwuliścienne. Pomimo faktu, że wilgotność nie odgrywa istotnej roli dla produkcji biomasy traw, to w przygotowaniu planów rekultywacji/zagospodarowania należy uwzględnić rolę biomasy roślin (również dwuliściennych) dla rozwoju organizmów glebowych. Literatura 1. Fischer K, Hohenbrink T, Leimer S, Roscher C, Ravenek J, de Kroon H, Kreutziger Y, Wirth C, Eisenhauer N, Gleixner G, Weigelt A, Mommer L, Beßler H, Schröder B, Hildebrandt A. 2015. Effects of biotic and abiotic indices on long term soil moisture data in a grassland biodiversity experiment. Geophysical Research Abstracts 17:11531 2. Tokumoto I, Heilman J.L, Schwinning S, McInnes K.J, Litvak M.E, Morgan C.L, Kamps R.H. 2014. Small-scale variability in water storage and plant available water in shallow, rocky soils. Plant Soil 385:193-204 3. Stalmachová B., Sierka E. 2014. Managed succession in reclamation of postmining landscape. Technická univerzita v Košiciach, 1. Vyd., Košice, p. 85. (ISBN 978-80-553-1852-3) 4. Sylvain Z.A, Wall D.H. 2011. Linking soil biodiversity and vegetation: implications for a changing planet. American Journal of Botany 98(3):517–527 Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 99 Soil moisture as a factor that differentiates vegetation in post-mining waste heaps in terms of their development Anna KRAWCZYK, Edyta SIERKA, Gabriela WOŹNIAK, Agnieszka KOMPAŁA-BĄBA, Agnieszka BŁOŃSKA, Andrzej PASIERBIŃSKI, Marta REIMANN, Dominik PŁONKA Department of Botany and Nature Protection; Faculty of Biology and Environmental Protection; 40-032 Katowice, Jagiellońska 28; e-mail: edyta.sierka@us.edu.pl; phon +48 322009557 Introduction Ground moisture is the result of a dynamic relationship between climate, processes in the soil and vegetation. Its variability and dynamics are determined by: 1) structural parameters of the substrate, e.g. granulometric composition, organic carbon content and 2) vegetation parameters, e.g. biomass of over-and-underground plant parts, functional groups of species, species diversity (Fischer et al. 2015). Changein land cover by a certain type of vegetation usually leads to a modification of the total water balance in the substrate of a given area. Thisaffects the functioning of entire ecosystems, and determines the course and effectiveness of the regeneration of these areas (Tokumoto et al. 2014). Therefore, it is important to know the factors regulating variations in soil water content, as the water content is the determinant, together with the diverse vegetation for the effective management of the surface of these transformed sites. Management of such areas has to take into account the broadly understood biota functioning in the substrate in close relation to the vegetation (Stalmachova & Sierka 2014, Sylvain & Wall 2011). Aims of the work The main aim of the work was to determine the relationship between the moisture content of the substrate and the dominant type of vegetation (its functional group), spontaneously developed on the post-mining waste heaps. Results and discussion The average cover abundance of 19 dominant species was 38.6% found in 297 sample plots on 4 studied sites on coal mine spoil heaps. The post-coal mine waste sites are not statistically significantly different in terms of the percentage participation of the dominant species (H=1.772354, p≤0.6210) in their vegetation cover and in terms of their biomass production (H = 7.435227 p ≤0.0592). While, substrate moisture (WL) was significantly different on each of them (WL: H=74,37348, p≤0,0000, PW: H=80,00427, p≤0,0000). It was been found that plots where grasses were the dominant species, (such as Festuca arundinacea, F. rubra, Poa compressa) were more dry (mean soil-substrate moistures WL-2.49%) than those dominated by dicotyledonous plants such as Chamanaerion palustre. While, the lowest water content (PW), was recorded in soil-substrate collected from patches dominated by Phragmites australis (mean water content PW = 29.27%) and the highest was recorded in soil-substrate collected from patches dominated by Tripleurospermum inodorum (mean PW = 49.17%). It has been shown that as the humidity increases, the percentage of dominant species decreases (rs=-0,128021 p≤0,0273) and PW increases (rs=0,4211, p≤0,0000). There was no significant relationship between WL (soil- substrate moistures) and biomass of dominant species for both functional groups – grasses (p≤0,3737) and dicotyledonous plants (p≤0,8787). Results of PCA analysis indicate that WL (soil-substrate moistures) and PW (water content) are positively correlated with the second axis and explain respectively 74% and 59% of the variance and hare of dominant species and their first-axis biomass (52% variance). Conclusions The use of grass for the sustainable and effective management of restored land is required, with the supplementary use of dicotyledonous plant species. Despite the fact that humidity does not play a significant role in the production of grass biomass, the role of plant biomass (also dicotyledonous) in the development of soil organisms needs to be taken into account in the preparation of land reclamation. References 1. Fischer K, Hohenbrink T, Leimer S, Roscher C, Ravenek J, de Kroon H, Kreutziger Y, Wirth C, Eisenhauer N, Gleixner G, Weigelt A, Mommer L, Beßler H, Schröder B, Hildebrandt A. 2015. Effects of biotic and abiotic indices on long term soil moisture data in a grassland biodiversity experiment. Geophysical Research Abstracts 17:11531 2. Tokumoto I, Heilman J.L, Schwinning S, McInnes K.J, Litvak M.E, Morgan C.L, Kamps R.H. 2014. Small-scale variability in water storage and plant available water in shallow, rocky soils. Plant Soil 385:193-204 3. Stalmachová B., Sierka E. 2014. Managed succession in reclamation of postmining landscape. Technická univerzita v Košiciach, 1. Vyd., Košice, p. 85. (ISBN 978-80-553-1852-3) 4. Sylvain Z.A, Wall D.H. 2011. Linking soil biodiversity and vegetation: implications for a changing planet. American Journal of Botany 98(3):517–527 100 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Technologia regeneracji różnorodności biologicznej na powierzchni po kopalniach odkrywkowych Viktor KOSTENKO, Olena ZAVIALOVA, Olga CHEPAK Katedra Ochrony środowiska, Wydział Inżynierii, ochrony środowiska i technologii chemicznych, Doniecki Narodowy Uniwersytet Techniczny, Pokrovsk, Ukraina; mail:olga.chepak.93@mail.ru, tel.+380957331747 Wstęp Ważnym problemem dla ochrony środowiska w górnictwie jest problem przywrócenia różnorodności biologicznej na powierzchni po kopalniach odkrywkowych. Dlatego potrzebna technologia intensywnej regeneracji, a może nawet ulepszenia w porównaniu z pierwotnym stanem różnorodności biologicznej na pozostałych miejscach po wykopu surowca mineralnego. Z drugiej strony-ekonomicznej, ta technologia powinna mieć niską cenę. Cele pracy Szybkie przywracanie różnorodności biologicznej na powerzchi po kopalniach odkrywkowych poprzez oczyszczanie atmosfery i hydrosfery, odrodzenia flory i fauny na podstawiecałorocznej kontroli strumiena wód poprzez wykorzystanie energii geotermalnej. Wyniki i ich omówienie Dobre wyniki dają również możliwość wykorzystanie wyższych wodnych roślin dla oczyszczania ścieków i wód naturalnych. Główną wadą budowania fitotechnologii jest zmniejszenie stopnia oczyszczania wody w okresie zimowym. Ten problem może być lekko modyfikowany za pomocą wykorzystania ciepła geotermalnego dla biooczyszczania. Autor proponuje używać metodę, która pozwala przyspieszyć regeneracji różnorodności biologicznejna powerzchi po kopalniach odkrywkowych na podstawie całorocznego kontrolu temperaturnego strumieni wód poprzez wykorzystanie energii geotermalnej1. W celu stabilizacji temperatury w karierze prpoponuje się wywiercenie studni i umieszczenie w nich wymienników ciepła geotermalnego – kolektorów pionowychtypu „rura w rurze". Woda z warstwy wodonośnej oraz opady deszczu, płyną wzdłuż dna wyeksploatowanych terenów, przez konfuzor wchodzą w przestrzeń pomiędzy rur i ze względu dziękując ciśnienia dynamicznego poruszają się w dół po rurze. W ten moment zachodzi wymiana ciepła pomiędzy ścianą rury metalowej z temperaturą skał i strumieniem wodnym, w wyniku czego temperatura wody wzrasta. W dolnej części rury strumień zmienia kierunek na 180о i wznosi się do góry się już po wewnętrznej plastikowej rurze i wychodzi przez dyfuzor na powierzchnię2. W celu zapewnienia optymalnego przepływu ciepła z głębin górotworu do kolektora trzeba rzetelnie izolować pustki w gorotworze drogą wypelnienia ich w pobliżu powierzchni rur geotermalnego wymiennika ciepła specjalnymi materiałami ciepłoprzewodnymi, na przykład gliną, z dodatkiem wypełniacza przewodzącego ciepło – proszku grafitu. W zimny okres woda będzie mieć dodatnią temperaturę, w upalny sezon – chłodzi się. To zapewnia korzystne warunki dla życia organizmów wodnych. Utrzymanie odpowiedniej temperatury wody w biologicznej oczyszczalni przez cały rok daje możliwość zapobieganiu zamrożenia płytkich potoków, zapewnia całoroczne oczyszczanie wody i atmosfery. Wnioski Biologiczna rekultywacja powierzchni po kopalniach odkrywkowych pozwala na wykorzystanie gleby dla uprawy różnych roślin, co również przyczynia się do zapobiegania erozji ścian i boków kariera.Organiczna masa zielnych roślin i krzewów może być używana w celu uzyskania surowców dla biopaliw.Efektywność biologicznego oczyszczania wody za pomocą wyższych roślin wodnychskłada: dla cząstek zawieszonych – 95,2%; dla siarczanów – 57%; dla azotanów – 96%; dla wodorowęglanów – 81%; dlachlorków – 62%. Literatura 1. Kostenko V.K., Zavyalova E.L., Chepak O.P. 2014. Vosstanovlenie biologicheskogo raznoobraziya v vyirabotannyih prostranstvah karerov [The biodiversity reconstruction in the mined-out spaces of open-casts]. Proble-myi nedropolzovaniya: mezhdunarodniy fo-rum-konkurs molodyih uchenyih [Subsurface management: international forum- contest of young scientist]. St. Petersburg, p.p. 131-133 2. Patent of <a href="/tags/Ukraine/" rel="tag">Ukraine</a> 91730. Bulletin No13 of 03.03.2014. The production technique of ge-othermal energy // V.K. Kostenko, O.L. Za-vyalova, I.V.Skrynetska, O.S. Shypyka, O.P. Chepak, Yu.I. Filatov. Applicant and owner – Donetsk National Technical University. No u2014 02110; appl. 03/03/2014; publ. 07.10.2014. Bull. No13 (w języku ukraińskim) THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 101 Biodiversity restoration technology in the abandoned quarries Viktor KOSTENKO, Olena ZAVIALOVA, Olga CHEPAK Department of Environmental Protection, Faculty of Mechanical Engineering, Ecology and Chemical Technologies, Donetsk National Technical University, Pokrovsk, Ukraine; e-mail:olga.chepak.93@mail.ru, phon +380957331747 Introduction There are a number of environmental issues the mineral resource industry faces today. The restoration of biodiversity in the surface mining area is one of them. The method of the biodiversity initial state recovery in the areas after mining of mineral products is necessary. This method must meet the requirements of cost characteristics and at least partial payback as far as possible. Aims of the work accelerated the recovery of biodiversity in disused pits and quarries through cleaning of atmosphere and hydrosphere, regeneration of flora and fauna based on the year-round control of pit water flows using geothermal energy. Results and discussion Good results also give the possibility of using higher aquatic plants for the purification of sewage and natural waters. The operation of biological treatment systems involves some discussion points such as operation in winter period. This problem can be solved through the use of ground heat for biological cleaning. The authors have suggest improve the method of the bacterial purification of the quarry water by plants with the increasing the path length and purification time through temperature regulation, flowed through water streams regarding geothermal energy 1. The quarry water runs into the tube space through the convergent tube and moves downwards through the tube by impact pressure. As the quarry water runs, there is a heat exchange between the metal tube wall with the temperature of enclosing rocks and water flow, as a result of which the temperature of water is raised. At the bottom of tube, the water flow changes the direction by 180° and rises to the surface through the inner plastic tube by dynamic impact and density difference between heated and cold water. The inter-val between wells should not be less than 10…15 m. Such construction resists successfully soil movement and provides a good heat transmission. For providing the best heat transmission from the depth of solid to borehole collector, it is necessary to minimize the negative impact of rock fracturing nearby the surface of geothermal heat transfer pipes. To achieve this purpose, the authors propose to fill these holes with solidifying compound based on in-expensive material, for example, clay with addition of heat-conducting filler, in the function of which it is reasonably to use graphite powder 2. As a result of year-round control of the quarry water streams by using of geothermal energy, the stable temperature conditions will be achieved. Conclusions The maintenance of thermal water conditions in the biological purifier will allow creating comfortable conditions for living abilities of hydrobionts all year round; preventing freezing of shallow stream flows and death of water grass and shellfish in winter period. The living conditions of hydrobionts will also be improved due to water cooling in the shallow-water space of opencast in summer period. The water re-source in the water purifier will perform year-around function of purification by way of carbon dioxide and other gasses dissolving with subsequent taking them by plants for cell composition and nourishing. Moreover, it will allow using nonfreezing water like a place for wintering of swimming birds. . References 1. Kostenko V.K., Zavyalova E.L., Chepak O.P. 2014. Vosstanovlenie biologicheskogo raznoobraziya v vyirabotannyih prostranstvah karerov [The biodiversity reconstruction in the mined-out spaces of open-casts]. Proble-myi nedropolzovaniya: mezhdunarodniy fo-rum-konkurs molodyih uchenyih [Subsurface management: international forum- contest of young scientist]. St. Petersburg, p.p. 131-133 2. Patent of Ukraine 91730. Bulletin No13 of 03.03.2014. The production technique of ge-othermal energy // V.K. Kostenko, O.L. Za-vyalova, I.V.Skrynetska, O.S. Shypyka, O.P. Chepak, Yu.I. Filatov. Applicant and owner – Donetsk National Technical University. No u2014 02110; appl. 03/03/2014; publ. 07.10.2014. Bull. No13 102 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wykorzystanie rącznika pospolitego (Ricinus communis L.) w rekultywacji terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi – badania wstępne Aneta KLIN, Krzysztof BOHDAN, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: aneta.klin93@gmali.com; tel.: 322009455 Wstęp Gleby zanieczyszczone metalami ciężkimi stanowią duży problem w Polsce. Jedną z metod ich oczyszczania jest fitoremediacja. Potencjalnie najlepszymi roślinami wykorzystywanymi do tego procesu są gatunki o dużej biomasie. Do takich gatunków należy rącznik (Ricinus communis L.) – roślina ozdobna, oleista, o szybkim wzroście (Pandey 2012). Do badań wykorzystano dwie odmiany rącznika pospolitego: zielono- i czerwonolistną. Nasiona obu odmian były hodowane w warunkach laboratoryjnych na podłożach pochodzących z 3 zanieczyszczonych metalami ciężkimi zwałowisk: Ruda Śląska (Mańczyk i Rostański, 2003), Piekary Śląskie (Kucharski i in. 2010), Bytom (Rostański i Kapa 2001) oraz na glebie kontrolnej. W eksperymencie, część roślin była wspomagana roztworem Emfarmy – nawozu wspomagającego rekultywację gleb. W trakcie eksperymentu badano wpływ zanieczyszczonego metalami ciężkimi podłoża na kiełkowanie, wzrost i ogólną kondycję rącznika pospolitego. Cele pracy - określenie zdolności do kiełkowania i wzrostu Ricinus communis na podłożu ze zwałowisk zanieczyszczonych metalami ciężkimi, - określenie przydatności nawozu Emfarma w procesie fitoremediacji podłoża pochodzącego ze zwałowisk zanieczyszczonych metalami ciężkimi, - określenie przydatności odmiany zielono- lub czerwonolistnej rącznika pospolitego w procesie rekultywacji wybranych zwałowisk Wyniki i ich omówienie W wyniku przeprowadzonego eksperymentu wykazano, iż rącznik na podłożu kontrolnym z wykorzystaniem nawozu Emfarma kiełkuje w 100%, rośliny są w dobrej kondycji i wykazują dość znaczny przyrost biomasy. Natomiast w przypadku podłoża zanieczyszczonego metalami ciężkimi, kiełkowało od 25-100%, natomiast przy zastosowaniu Emfarmy maksymalnie skiełkowało 50% nasion. W trakcie wzrostu uwidaczniało się toksyczne działanie podłoża, niektóre rośliny zamierały, przyrost części nadziemnej i korzenia był nieznaczny. Szczególnie dobrze uwidoczniono zmiany korzeni pod wpływem toksycznego działania podłoża, korzenie te stały się mocno zgrubiałe, w zasadzie bez włośników. Na podstawie eksperymentu można wskazać, iż odmiana czerwonolistna zdecydowanie lepiej radzi sobie z toksycznym podłożem. Wnioski Ricinus communis wydaje się być obiecującym obiektem w procesie fitoremediacji wybranych terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi, wskazane są dalsze badania – z uwzględnieniem badań polowych, Nawóz Emfarma ma negatywny wpływ na kiełkowanie i rozwój obu odmian rącznika pospolitego na zanieczyszczonych podłożach, Czerwonolistna odmiana rącznika pospolitego wydaje się być najbardziej przydatna w fitoremediacji wybranych zwałowisk. Literatura 1. Kucharski R., Rostański A., Sas-Nowosielska A., Płaza G., Gucwa-Przepióra E., Sobik-Szołtysek J., Krzyżak J. i Wąsowicz P. 2010. Ocena Uwarunkowań Ekolgicznych i Stanu Rozwoju Szaty Roślinnej Zwałowisk Popłuczkowych „Dołki” ZGH „Orzeł Biały” w Piekarach Śląskich Jako Podstawa w Planowaniu Optymalnego Sposobu Rekultywacji i Zagospodarowania Obiektu. Przyrodniczo-krajobrazowe aspekty rewitalizacji terenów zdegradowanych. Ustroń. 2. Mańczyk A. i Rostański A. 2003. Flora Naczyniowa Wybranych Zwałów Pocynkowych Miasta Ruda Śląska (Górny Śląsk). Archiwum Ochrony Środowiska. 29(2): 31-48 3. Pandey V.C. 2012. Suitability of Ricinus communis L. cultivation for phytoremediation of ﬂy ash disposal sites. Ecological Engineering 57: 336-341 4. Rostański A. i Kapa D. 2001. Flora Naczyniowa Terenów Silnie Skażonych Cynkiem i Ołowiem na Przykładzie Zwałowisk Poprzemysłowych ZGH „Orzeł Biały w Bytomiu. Natura Silesiae Superioris, Suplement. 33-43 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 103 Use of Ricinus communis L. for recultivation of areas polluted by heavy metals – preliminary research. Aneta KLIN, Krzysztof BOHDAN, Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA, Adam ROSTAŃSKI Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; e-mail: aneta.klin93@gmali.com; phon +48 322009455 Introduction Soils polluted by heavy metals make a serious ecological threat in Poland. One of the methods of their purification is phytoremediation. Potentially, the best plants used for this process are species forming big biomass. Ricinus communis L. belongto such species . It is an ornamental plant, oily, that grows fast (Pandey 2012). Two varieties of Ricinus comunis L. were used in the research: 1) with green and 2) with red leaves. Seeds of the both varieties were cultivated in laboratory conditions on soils token from 3 polluted by heavy metals dumping grounds: Ruda Śląska (Mańczyk & Rostański, 2003), Piekary Śląskie (Kucharski et al. 2010), Bytom (Rostański & Kapa 2001) and on the control soil. In experiment, some of the plants were supported by solution of Emfarma – fertilizer supporting soil recultivation. During the experiment, there was observed impact of soil polluted with heavy metals on the germination, growth and general condition of Ricinus communis L. Aims of the work Checking abillity to germinate and grow of Ricinus cimmunis on soil from dumping grounds polluted by heavy matals. Checking utility of Emfarma fertilizer in phytoremediation process of soil from dumping grounds polluted by heavy matals. Checking utility of varieties green or red leaves Ricinus communis in recultivation process of selected dumping grounds. Results and discussion The result of conduced experiment showed that Ricinus communis on control soil with use of Emfarma fertilizer germinates in 100%, plants are in good condition and show big increase of biomass. In case of soils polluted by heavy metals, they germinate in 25-100%, while with used Emfarma fertilizer the max point of germinated seeds were 50%.Toxic impact of soil revealed during growth is reduce root size and shape change (roots became hard swollen, substantially without root hair). The results shows too, that the red leaves variety grows better on toxic ground than green leaves variety. Conclusions Ricinus communis seems to be hopeful object in phytoremediation process of selected areas polluted by heavy metals, further investigations – including field survey – are desireable. Emfarma fertilizer shows negative influence on germination and growth of both varietes of Ricinus communis on poluted soils. Red leaves variety of Ricinus communis seems to be the most useful in phytoremediation of selected dumping grounds. References 1. Kucharski R., Rostański A., Sas-Nowosielska A., Płaza G., Gucwa-Przepióra E., Sobik-Szołtysek J., Krzyżak J. & Wąsowicz P. 2010. Ocena Uwarunkowań Ekolgicznych i Stanu Rozwoju Szaty Roślinnej Zwałowisk Popłuczkowych „Dołki” ZGH „Orzeł Biały” w Piekarach Śląskich Jako Podstawa w Planowaniu Optymalnego Sposobu Rekultywacji i Zagospodarowania Obiektu. Przyrodniczo-krajobrazowe aspekty rewitalizacji terenów zdegradowanych. Ustroń. 2. Mańczyk A. & Rostański A. 2003. Flora Naczyniowa Wybranych Zwałów Pocynkowych Miasta Ruda Śląska (Górny Śląsk). Archiwum Ochrony Środowiska. 29(2): 31-48 3. Pandey V.C. 2012. Suitability of Ricinus communis L. cultivation for phytoremediation of ﬂy ash disposal sites. Ecological Engineering 57: 336-341 4. Rostański A. & Kapa D. 2001. Flora Naczyniowa Terenów Silnie Skażonych Cynkiem i Ołowiem na Przykładzie Zwałowisk Poprzemysłowych ZGH „Orzeł Biały w Bytomiu. Natura Silesiae Superioris, Suplement. 33-43 104 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wpływ nawożenia gleby na stopień kolonizacji mikoryzowej i akumulację metali ciężkich u miskanta olbrzymiego (Miscanthus x giganteus) Alicja SZADA-BORZYSZKOWSKA, Katarzyna NOWAK, Jacek KRZYŻAK, Szymon RUSINOWSKI, Maciej SOJA, Marta POGRZEBA Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice; e-mail: a.szada-borzyszkowska@ietu.pl Wstęp Mikoryza arbuskularna jest szeroko rozpowszechnionym typem mikoryzy, występującym u 90% gatunków roślin naczyniowych. W literaturze, wielu autorów podkreśla udział arbuskularnych grzybów mikoryzowych (AMF) w immobilizacji metali ciężkich w ryzosferze bądź strzępkach, wskazując tym samym na ich przydatność w procesie fitostabilizacji. Cele pracy Celem prezentowanej pracy była ocena wpływu mikoryzy arbuskularnej na akumulację metali ciężkich w częściach nadziemnych i korzeniach miskanta olbrzymiego (Miscanthus x giganteus) uprawianego na terenach zanieczyszczonych, poddanego dodatkowo działaniu różnych nawozów (NPK oraz szczepionka mikrobiologiczna). Korzenie trawy wieloletniej Miscanthus x giganteus barwiono wg zmodyfikowanej metody Phillipsa – Haymana (1970), natomiast oceny stopnia mikoryzacji AMF dokonano zgodnie z metodą Trouevolt i inni (1986). Ponadto oznaczono zawartość metali ciężkich (Pb, Zn, Cd) w częściach pędach i korzeniach badanego gatunku. Wyniki i ich omówienie Badania wykazały obecność struktur charakterystycznych dla mikoryzy arbuskularnej tj. strzępki wewnątrzkorzeniowe, arbuskule i pęcherzyki we wszystkich analizowanych wariantach (kontrola, NPK, szczepionka mikrobiologiczna). Stwierdzono również, iż nawożenie NPK i szczepienie mikrobiologiczne spowodowało zmniejszenie częstotliwości występowania struktur mikoryzowych w systemie korzeniowym Miscanthus x giganteus, a także spadek stopnia kolonizacji mikoryzowej i obecności arbuskul. Największe stężenie metali ciężkich w korzeniach i pędach uzyskano w roślinach uprawianych na glebie nawożonej NPK, najmniejsze natomiast u roślin pochodzących z poletek kontrolnych. Należy jednak zaznaczyć, iż spośród trzech analizowanych metali ciężkich, najwyższą zawartość zarówno w pędach jak i korzeniach stwierdzono dla Zn niezależnie od wariantu doświadczalnego. Ponadto zawartość metali ciężkich w pędach była niższa niż w korzeniach miskanta olbrzymiego. Wnioski Nawożenie NPK wpłynęło na zmniejszenie częstotliwości występowania struktur mikoryzowych w korzeniach Miscanthus x giganteus, a także zwiększenie współczynnika translokacji metali ciężkich z korzeni do pędów (stosunek stężenia metali w pędzie do stężenia metali w korzeniu) w porównaniu z próbą kontrolną. Najmniejszą zawartość metali ciężkich w częściach nadziemnych miskanta olbrzymiego stwierdzono wwariancie kontrolnym (bez nawożenia), co skutkowało zwiększoną częstotliwością występowania struktur mikoryzowych. Literatura 1. Gucwa-Przepióra, E. (2012) Udział mikoryzy arbuskularnej w procesach fitoremediacji-mikoryzoremediacja. Wiadomości Botaniczne, 56(1-2). 2. Phillips J.M., Hayman D.S. (1970) Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular- arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Transactions British Mycological Society, 55, 158-161. 3. Trouvelot A, Kough JL, Gianinazzi-Pearson V (1986) Mesure du taux de mycorhization VA d’un systeme radiculaire. Recherche de methods d’estimation ayant une signification fonctionnelle. In: Gianinazzi-Pearson V, Gianinazzi S (eds) Physiological and genetical aspects of mycorrhizae. INRA, Paris, pp 217-221 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 105 Effect of soil fertilization on the degree of mycorrhizal root colonization and accumulation of heavy metals in Miscanthus x giganteus Alicja SZADA-BORZYSZKOWSKA, Katarzyna NOWAK, Jacek KRZYŻAK, Szymon RUSINOWSKI, Maciej SOJA, Marta POGRZEBA The Institute for Ecology of Industrial Areas, Katowice; e-mail: a.szada-borzyszkowska@ietu.pl Introduction Arbuscular mycorrhiza is a widespread terrestrial symbiosis, involving 90 % of vascular plants in almost all ecosystems. In literature, many authors emphasise the participation of AM fungi in immobilization of heavy metals within or near the root, indicating their usefulness in phytostabilization process. Aims of the work The aim of the presented study was to explore the effect of arbuscular mycorrhiza on heavy metals accumulation within roots and shoots of Miscanthus x giganteus grown on heavy metals contaminated arable land under different fertilization (NPK and microbial inoculation). For the estimation of mycorrhizal development, the roots were prepared according to a modified method of Philips and Hayman (1970). Subsequently, the evaluation of AMF colonization was conduct according to Trouvelot et. al. (1986) method. Additionally, heavy metals content (Pb, Zn, Cd) in shoots and roots of tested species was investigated. Results and discussion Studies have shown the presence of structures characteristic for arbuscular mycorrhiza, i.e. intracellular hyphae, arbuscules and vesicles in all examined variants (control, NPK and microbial inoculation). Both NPK fertilization and microbial inoculation resulted in reduction of mycorrhizal colonization in Miscanthus x giganteus roots. The highest concentration of heavy metals in roots and shoots was found in plants cultivated on NPK fertilized soil, while the lowest in plants from control plots. Among three analyzed elements, Zn content was the highest both in roots and shoots, independently on fertilization. Moreover, in shoots there was lower concentration of heavy metals than in roots of Miscanthus x giganteus. Conclusions NPK fertilization resulted in reduction of mycorrhizal colonization in Miscanthus x giganteus roots and also increasing the rate of translocation of heavy metals from the roots to the shoots (the ratio of heavy metals contents in the shoots and in the roots) when compared to control variant. The lowest concentration of heavy metals in shoots was found in plants from control plots, which resulted in increased degree of mycorrhizal root colonization. References 1. Gucwa-Przepióra, E. 2012. Udział mikoryzy arbuskularnej w procesach fitoremediacji mikoryzoremediacja. Wiadomości Botaniczne, 56 (1-2). 2. Phillips J.M., Hayman D.S. 1970. Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular- arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Transactions British Mycological Society, 55, 158–161. 3. Trouvelot A., Kough J.L., Gianinazzi-Pearson V. 1986. Mesure du taux de mycorhization VA d’un systeme radiculaire. Recherche de methods d’estimation ayant une signification fonctionnelle. In: Gianinazzi-Pearson V, Gianinazzi S (eds) Physiological and genetical aspects of mycorrhizae. INRA, Paris, pp 217– 221 106 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Kolonizacja mikoryzowa u Daucus carota i Calamagrostis epigejos Roth rosnących na zwałach pogórniczych i jej rola w stresie oksydacyjnym Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA1, Żaneta GIEROŃ1, Patrycja KORNACKA1, Michał SZOPIŃSKI1, Krzysztof SITKO1, Andrzej PASIERBIŃSKI2, Agnieszka BŁOŃSKA2, Monika RAJTOR3, Franco MAGURNO3, Sylwia PAWLIKOWSKA2, Mirosław ŚMIETANA2, Gabriela WOŹNIAK2, Eugeniusz MAŁKOWSKI1 1Katedra Fizjologii Roślin, 2Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, 3Katedra Mikrobiologii Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail:pzieleznik@us.edu.pl Wstęp Mikoryza arbuskularna to współżycie roślin z grzybami z gromady Glomeromycota. W ramach symbiozy roślina dostarcza grzybowi produkty fotosyntezy, natomiast grzyb dostarcza roślinie głównie substancje mineralne i wodę (Bonfante i Genre, 2010). Mikoryza arbuskularna odgrywa istotną rolę w stabilności i różnorodności naturalnych ekosystemów. Natomiast, w przypadku ekosystemów zmienionych antropogenicznie, np. zwałów poprzemysłowych, odkrywek pogórniczych lub terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi, występowanie mikoryzy może być niezbędne do przeżycia roślin, ponieważ zwiększa ona biodostępność pierwiastków biogennych oraz wody dla roślin (Turnau i inni, 2002). Cele pracy Celem pracy było zbadanie poziomu kolonizacji mikoryzowej korzeni Daucus carota i Calamagrostis epigejos, rosnących na zwale pogórniczym oraz określenie roli mikoryzy arbuskularnej w ograniczaniu stresu oksydacyjnego w roślinach. Aby obniżyć poziom kolonizacji mikoryzowej i określić rolę grzybów arbuskularnych w stresie oksydacyjnym, część roślin została jednorazowo potraktowana fungicydem Amistar 250 SC (Syngenta, Polska), w postaci oprysku (286 l/ha). Wyniki i ich omówienie Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że poziom kolonizacji mikoryzowej u wszystkich gatunków roślin z poletek kontrolnych był bardzo wysoki (F% = 100) w porównaniu z wieloma naturalnymi siedliskami (Turnau i inni, 1999). U Daucus carota traktowanie fungicydem w istotny statystycznie sposób obniżyło poziom kolonizacji mikoryzowej. W efekcie u roślin kontrolnych stopień kolonizacji mikoryzowej (M%) wynosił 68,17%, a u roślin traktowanych wyniósł 33,24%. Natomiast u Calamagrostis epigejos M% nie różnił się w istotny sposób między kontrolą (50,96 %), a roślinami traktowanymi fungicydem (58,76%). Poziom stresu oksydacyjnego, mierzony zawartością H2O2 w pędach, obniżył się pod koniec sezonu wegetacyjnego u obu gatunków roślin. Niższy poziom kolonizacji mikoryzowej u Daucus carota, wywołane podaniem fungicydu, nie spowodował wzrostu zawartości H2O2 w pędach. Wnioski Na podstawie przedstawionych wyników można stwierdzić, że poziom kolonizacji mikoryzowej obydwu gatunków jest bardzo wysoki i przekracza poziom kolonizacji, jaki stwierdzono u roślin w wielu ekosystemach naturalnych. Sugeruje to, że symbioza roślin z grzybami arbuskularnymi jest konieczna lub bardzo istotna dla przeżycia roślin na podłożu zwału. Fungicyd ogranicza stopień kolonizacji mikoryzowej u Daucus carota, natomiast u Calamagrostis epigejos okres 14 dni od podania fungicydu mógł się okazać zbyt krótki, aby jego działanie miało istotny wpływ na kolonizację mikoryzową. Istotne obniżenie poziomu kolonizacji mikoryzowej u Daucus carota, w wyniku działania fungicydu, nie zwiększyło poziomu stresu oksydacyjnego. Literatura 1. Turnau K., Jurkiewicz A., Grzybowska B. (2002) Rola mikoryzy w bioremediacji terenów zanieczyszczonych. Kosmos, Tom 51: 185-194. 2. Bonfante P., Genre A (2010) Mechanisms underlying beneficial plant – fungus interactions in mycorrhizal symbiosis. Nature Communications 27(1):1-11. 3. Turnau K., Ronikier M., Unrug J. (1999) Role of mycorrhizal links between plants in establishments of liverworts thalli in natural habitats. Acta Societatis Botanicorum Poloniae Vol. 68, No. 1: 63-68. Projekt InfoRevita „System wspomagania rewitalizacji zwałowisk odpadów pogórniczych przy użyciu narzędzi geoinformatycznych”, finansowany przez NCBiR oraz NCN. (TANGO1/268600/NCBR/2015) THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 107 Mycorrhizal colonization of Daucus carota and Calamagrostis epigejos growing on post-mining heap and its role in oxidative stress Paulina ZIELEŹNIK-RUSINOWSKA1, Żaneta GIEROŃ1, Patrycja KORNACKA1, Michał SZOPIŃSKI1, Krzysztof SITKO1, Andrzej PASIERBIŃSKI2, Agnieszka BŁOŃSKA2, Monika RAJTOR3, Franco MAGURNO3, Sylwia PAWLIKOWSKA2, Mirosław ŚMIETANA2, Gabriela WOŹNIAK2, Eugeniusz MAŁKOWSKI1 1Department of Plant Physiology, 2Department of of Botany and Nature Protection, 3Department of Microbiology, Faculty of Biology and Environmental Protection,University of Silesia in Katowice, Poland; e-mail: pzieleznik@us.edu.pl Introduction The arbuscular mycorrhiza is a coexistence of plants and fungi from the Glomeromycota cluster. Under this symbiosis, the plant provides photosynthetic products to fungus, while the fungus supplies the plant mainly with minerals and water (Bonfante & Genre 2010). Arbuscular mycorrhiza plays an important role in the stability and diversity of natural ecosystems. In the case of ecologically altered anthropogenic ecosystems, such as post- industrial dumps, post-mining excavations or areas contaminated with heavy metals, the occurrence of mycorrhiza may be necessary for plant survival as it increases the bioavailability of biogenic elements and water for plants (Turnau et al. 2002). Aims of the work The main goal of this study was to investigate the level of mycorrhizal colonization of the roots of Daucus carota and Calamagrostis epigejos, growing on the post-mining heap. Moreover, this studies were conducted to determine the role of arbuscular mycorrhiza in reduction of the level oxidative stress in plants. To reduce the level of mycorrhizal colonization and to determine the role of arbuscular fungi in oxidative stress, some plants were treated once with fungicide Amistar 250 SC (Syngenta, Poland), by sprayed (286 l·ha-1). Results and discussion Based on the results obtained, it can be concluded that the level of mycorrhizal colonization was very high (F% = 100) in both studied plant species from control plots compared to many natural habitats (Turnau et al., 1999). In Daucus carota, treatment with fungicide significantly reduced the level of mycorrhizal colonization. As a result, the rate of mycorrhizal colonization (M%) was 68.17% in the control plants and 33.24% in the treated plants. However, in Calamagrostis epigejos M% did not differ significantly between the control (50.96%), and plants treated with a fungicide (58.76%). The level of oxidative stress, measured as H2O2 concentration in shoots, decreased at the end of the growing season in both plant species. The lower level of mycorrhizal colonization in Daucus carota, caused by fungicide treatment did not significantly increased the H2O2 concentratuion in shoots. Conclusions Presented results show that the level of mycorrhizal colonization of both species is very high and exceeds the level of colonization found in plants in many natural ecosystems. This suggests that symbiosis of plants with arbuscular fungi is necessary or very important for survival of plants on the post-mining substrate. The fungicide limited the level of mycorrhizal colonization in Daucus carota, while in Calamagrostis epigejos the period of 14 days after fungicide administration may have been too short to have a significant impact on mycorrhizal colonization. Significant decrease in the level of mycorrhizal colonization in Daucus carota, as a result of fungicide treatment, did not increased the level of oxidative stress. References 1. Turnau K., Jurkiewicz A., Grzybowska B. 2002. Rola mikoryzy w bioremediacji terenów zanieczyszczonych. Kosmos, Tom 51: 185-194 2. Bonfante P., Genre A. 2010. Mechanisms underlying beneficial plant – fungus interactions in mycorrhizal symbiosis. Nature Communications 27(1):1-11 3. Turnau K., Ronikier M., Unrug J. 1999. Role of mycorrhizal links between plants in establishments of liverworts thalli in natural habitats. Acta Societatis Botanicorum Poloniae Vol. 68, No. 1: 63-68 INFOREVITA - Geoinformatics tools a supporting system of coal mine heaps reclamation. Research financed by The National Centre for Research and Development. (TANGO1/268600/NCBR/2015) 108 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wpływ czynników abiotycznych na różnorodność biologiczną pozostałości wyrobisk po wydobyciu rud darniowych Łukasz STRZELECZEK, Adam ROSTAŃSKI Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: l.strzeleczek@gmail.com; tel.: 32 200 94 67 Wstęp Wpływ zaburzeń pochodzenia antropogenicznego w specyficzny sposób przyczynia się do zmian w środowisku naturalnym. W wyniku tych zaburzeń, często dochodzi do nagromadzenia w materiale glebowym różnych związków o toksycznych właściwościach, w tym jonów metali ciężkich. Obecnie stosuje się wiele technik, bazujących na metodach biologicznych (fitoekstrakcji oraz fitostabilizacji in situ) i fizykochemicznych, w celu całkowitego usunięcia bądź też unieruchomienia metali ciężkich, zmniejszając przy tym ich biodostępność dla organizmów żywych (Helmisaari i in. 2007, Małkowski 2015). Cele pracy Głównym założeniem niniejszej pracy było określenie w jakim stopniu różne parametry, związane z właściwościami fizykochemicznymi gleby (zmienne abiotyczne) mogą wpłynąć na bogactwo gatunkowe i różnorodność biologiczną na 15 kopcach, stanowiących pozostałość po wydobyciu rud darniowych żelaza Wyniki i ich omówienie Uzyskane wyniki (m.in. analiza korelacji według wskaźnika Pearsona) wskazują, że najbardziej istotny wpływ na różnorodność biologiczną badanych obiektów miały czynniki, związane z parametrami glebowymi, takimi jak: przewodnictwo elektryczne (EC) (-0.74, p= 0.001) oraz zawartość materii organicznej (-0.64, p= 0.009). Obecność kadmu, cynku i ołowiuw podłożu kopców przyczyniła się do obniżenia udziału gatunków roślin leśnych, a także spadku różnorodności biologicznej. W przypadku obecności w glebie żelaza, udział gatunków leśnych oraz wskaźnik różnorodności biologicznej były skorelowane dodatnio, jednakże korelacje tych zmiennych, nie były istotne statystycznie. Podobną zależność odnotowano w przypadku pH, gdzie wraz ze wzrostem wartości tego parametru obserwowano zwiększenie różnorodności biologicznej na kopcach. Zawartość materii organicznej może mieć tu kluczowe znaczenie w przypadku zwiększenia efektywności procesów stabilizacji metali ciężkich w podłożu (Bradshaw 1997, Konx i in. 2000, Park i in. 2011). Wnioski Na podstawie wyników stwierdzono, że najbardziej istotny wpływ na obniżenie różnorodności biologicznej badanych obiektów miały parametry fizykochemiczne gleby, związane z udziałem materii organicznej oraz przewodnictwem elektrycznym. Parametry te są z kolei silnie skorelowane z zawartością w podłożu metali ciężkich, takich jak: cynk, kadm a także ołów. Pośród wszystkich analizowanych zmiennych, dodatni wpływ na różnorodność biologiczną zaobserwowano wraz ze wzrostem pH oraz wraz z zwiększeniem stężenia żelaza w glebie. Przy wyższych wartościach pH stwierdzono zwiększoną ilość dostępnej dla roślin materii organicznej. Literatura 1. Bradshaw A.D. 1997. The importance of soil ecology in restoration science. Restoration ecology and sustainable development, 33-64 2. Helmisaari H. S, Salemaa M, Derome J, Kiikkilä O, Uhlig C, Nieminen T. M. 2007. Remediation of Heavy Metal– Contaminated Forest Soil Using Recycled Organic Matter and Native Woody Plants. Journal of environmental quality, 36(4), 1145-1153 3. Knox A.S, Seaman J.C, Mench M.J., Vangronsveld J. 2000. Remediation of metal-and radionuclides-contaminated soils by in situ stabilization techniques. Environmental restoration of metals-contaminated soils. Lewis, New York, 21-60 4. Małkowski E. 2015. Fitoremediacja metali ciężkich. W: W. Wierzbicka(red.), Ekotoksykologia: rośliny, gleby metale (469-506). Warszawa: Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego 5. Park J.H, Lamb D, Paneerselvam P., Choppala G., Bolan N., Chung J.W. 2011. Role of organic amendments on enhanced bioremediation of heavy metal (loid) contaminated soils. Journal of hazardous materials, 185(2), 549-574 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 109 The influence of abiotic factors on local biodiversity on the remnants of iron ore excavations Łukasz STRZELECZEK, Adam ROSTAŃSKI Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice, Poland; e-mail: l.strzeleczek@gmail.com; phon +48 32 200 94 67 Introduction The influence of anthropogenic disorders significantly contribute to the changes of natural environment. As a result of this process, the accumulation rate of highly toxic substances, including the heavy metal ions, gradually increase. Nowadays there is a variety of different techniques, which are based on biological (phytoextraction and phytostabilization in situ), physical and chemical properties, that can be used to remove or immobilize heavy metals, reducing their bioavailability for other organisms (Helmisaari et al. 2007, Małkowski 2015). Aims of the work The biggest goal of this work was to measure the impact of different variables, related to the physical and chemical properties of collected soil samples (abiotic parameters), on the species richness and overall biodiversity of 15 mounds – remnants of iron ore excavations. Results and discussion Based on the results of our measurements (including the analysis of Pearson index of correlation) we determined, that the parameters related to the electric conductivity (-0.74, p= 0.001) and content of organic matter (-0.64, p= 0.009) in the collected soil samples had the biggest impact on the level of species richness and biodiversity on the mounds investigated. Moreover, cadmium, zinc and lead content in the substrate caused slight reduction in the contribution of woody species and overall biodiversity on those mounds. In case of iron content, the contribution of woody species and the level of biodiversity were correlated positively with this parameter, although the correlation rate was not statistically significant. Similar results were also noted with the pH parameter. Additional content of organic matter, which in our case was highly correlated with the biodiversity index, is considered as a crucial factor as it can increase the effectiveness of the process of heavy metal stabilization (Bradshaw 1997, Konx et al. 2000, Park et al. 2011). Conclusions The content of organic matter and electric conductivity were both considered as the biggest factors within the group of all of physical and chemical properties of measured soil samples, which negatively influenced the species richness and overall biodiversity on mounds investigated. These variables were also significantly correlated with the content of heavy metals: zinc, cadmium and lead. Within all of the measured parameters the positive correlations were noticed only with pH and iron content. They both contributed to the slight increase of species richness and biodiversity on the mounds studied. Further results showed, that with higher values of pH the amount of available organic matter for plants also increased. References: 1. Bradshaw A.D. 1997. The importance of soil ecology in restoration science. Restoration ecology and sustainable development, 33-64 2. Helmisaari H. S, Salemaa M, Derome J, Kiikkilä O, Uhlig C, Nieminen T. M. 2007. Remediation of Heavy Metal– Contaminated Forest Soil Using Recycled Organic Matter and Native Woody Plants. Journal of environmental quality, 36(4), 1145-1153 3. Knox A.S, Seaman J.C, Mench M.J., Vangronsveld J. 2000. Remediation of metal-and radionuclides-contaminated soils by in situ stabilization techniques. Environmental restoration of metals-contaminated soils. Lewis, New York, 21-60 4. Małkowski E. 2015. Fitoremediacja metali ciężkich. W: W. Wierzbicka(red.), Ekotoksykologia: rośliny, gleby metale (469-506). Warszawa: Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego 5. Park J.H, Lamb D, Paneerselvam P., Choppala G., Bolan N., Chung J.W. 2011. Role of organic amendments on enhanced bioremediation of heavy metal (loid) contaminated soils. Journal of hazardous materials, 185(2), 549-574 110 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Analiza porównawcza genomów bakterii z gatunku Pantoea ananatis ujawnia geny zaangażowane w interakcje endofitów bakteryjnych z rośliną Artur PIŃSKI, Katarzyna HUPERT-KOCUREK Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: arturpinski@gmail.com; tel.: 32 359 19 56 Wstęp Wyniki najnowszych badań sugerują, że prawdopodobnie wszystkie rośliny zasiedlane są przez mikroorganizmy. Bakterie zdolne do kolonizacji wnętrza roślin określane są mianem bakterii endofitycznych. Kolonizacja ta nie tylko nie wywiera negatywnego wpływu na gospodarza, lecz często interakcje endofit–roślina prowadzą do promocji wzrostu rośliny i jej ochrony przed fitopatogenami. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie endofitami ze względu na możliwości ich wykorzystania we wspomaganiu procesu fitoremediacji. Skuteczna aplikacja endofitów w biotechnologii środowiska wymaga poznania i zrozumienia mechanizmów promowania i interakcji tych bakterii z rośliną i środowiskiem. Jednakże, interakcje endofit–roślina na poziomie molekularnym są wciąż w dużej mierze niepoznane. Genomika porównawcza umożliwia lepsze zrozumienie genetycznego podłoża tych interakcji. Cele pracy Celem pracy było znalezienie genów kodujących białka zaangażowane w oddziaływania endofit–roślina poprzez analizę porównawczą genomów bakterii z gatunku Pantoea ananatis. Wyniki i ich omówienie Analiza porównawcza genomów bakterii z gatunku P. ananatis ujawniła obecność 286 genów charakterystycznych dla promującego wzrost gospodarza roślinnego endofitycznego szczepu R100. Spośród tych genów, 253 koduje białka o dotychczas niepoznanej funkcji. Wśród pozostałych 33 genów w interakcje endofity–roślina mogą być zaangażowane geny kodujące: syntazę cyklicznego β-1,2-glukanu, dehalogenazę chlorowcoalkanów, czynnik zwiększający infekcyjność makrofagów, metylowane białko chemotaktyczne, permeazę należącą do superrodziny DMT oraz czynniki transkrypcyjne i enzymy hydrolityczne. Wnioski Analiza porównawcza genomów bakterii z gatunku P. ananatis ujawniła obecność genów, które mogą być zaangażowane w interakcje endofit–roślina. Białka kodowane przez te geny umożliwiają ochronę komórek bakteryjnych przed stresem osmotycznym i metabolitami wtórnymi produkowanymi przez roślinę, jak też regulację ekspresji genów i chemotaksję. Literatura 1. Ali S., Duan J., Charles T.C., Glick B.R. 2014. A bioinformatics approach to the determination of genes involved in endophytic behavior in Burkholderia spp. J Theor Biol 343:193–198 2. Chaudhry V., Patil P.B. 2016. Genomic investigation reveals evolution and lifestyle adaptation of endophytic Staphylococcus epidermidis. Sci Rep-UK 3. Piński A., Hupert-Kocurek K. 2016. Genetyczne podłoże oddziaływań bakterii endofitycznych z roślinami. Postep Mikrobiol 4(55):404–412 4. Sheibani-Tezerji R., Naveed M., Jehl M.A., Sessitsch A., Rattei T., Mitter B. 2015. The genomes of closely related Pantoea ananatis maize seed endophytes having different effects on the host plant differ in secretion system genes and mobile genetic elements. Front Microbiol 5:1-16 5. Wu L., Liu R., Niu Y., Lin H., Ye W., Guo L., Hu X. 2016. Whole genome sequence of Pantoea ananatis R100, an antagonistic bacterium isolated from rice seed. J Biotech 225:1–2 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 111 Comparative genomics of Pantoea ananatis species reviles genes involved in plant-endophytic bacteria interactions Artur PIŃSKI Katarzyna HUPERT-KOCUREK Dpartment of Biochemistry, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 28 Jagiellońska, 40-032 Katowice; e-mail: arturpinski@gmail.com; phon:+48 32 359 19 56 Introduction Results of recent studies suggest that all plants are colonized by bacteria. Bacteria capable of living inside plant tissues are known as endophytic bacteria. This colonization not only does not exert negative influence on the host but quite often leads to plant growth promotion and protection from phytopathogens. In recent years interest in endophytes has increased because of their potential use in enhancing the phytoremediation process. An effective application of endophytic bacteria in environmental biotechnology requires understanding of growth promotion mechanisms and interactions of these bacteria with plant and environment. However, interactions of endophytes at the molecular level are still largely unknown. Comparative genomics provides a better understanding of the genetic basis of these interactions. Aims of the work The aim of the study was to find genes encoding proteins involved in plant-endophyte interactions by comparing the genomes of Pantoea ananatis strains. Results and discussion Comparative analysis of genomes revealed presence of 286 genes specific for plant growth promotion in endophytic strain R100. Out of these genes, 253 encoded proteins of unknown function. In interactions between endophytes and plants following genes may be involved: cyclic β-1,2-glucan synthase, haloalkanes dehalogenase, macrophage infectivity factor, methylated chemotactic protein, DMT super-permease, transcription factors and hydrolytic enzymes. Conclusions Comparative analysis of genomes revealed presence of genes that may be involved in endophyte-host plant interactions. Proteins encoded by these genes allow for protection of bacterial cells against osmotic stress and secondary metabolites produced by plant, as well as regulation of gene expression and chemotaxis. Reference 1. Ali S., Duan J., Charles T.C., Glick B.R. 2014. A bioinformatics approach to the determination of genes involved in endophytic behavior in Burkholderia spp. J Theor Biol 343:193–198 2. Chaudhry V., Patil P.B. 2016. Genomic investigation reveals evolution and lifestyle adaptation of endophytic Staphylococcus epidermidis. Sci Rep-UK 3. Piński A., Hupert-Kocurek K. 2016. Genetyczne podłoże oddziaływań bakterii endofitycznych z roślinami. Postep Mikrobiol 4(55):404–412 4. Sheibani-Tezerji R., Naveed M., Jehl M.A., Sessitsch A., Rattei T., Mitter B. 2015. The genomes of closely related Pantoea ananatis maize seed endophytes having different effects on the host plant differ in secretion system genes and mobile genetic elements. Front Microbiol 5:1-16 5. Wu L., Liu R., Niu Y., Lin H., Ye W., Guo L., Hu X. 2016. Whole genome sequence of Pantoea ananatis R100, an antagonistic bacterium isolated from rice seed. J Biotech 225:1–2 112 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Biodegradacja paracetamolu przez konsorcjum mikroorganizmów i ocena wybranych właściwości bakterii związanych z immobilizacją Joanna ŻUR1, Łukasz JAŁOWIECKI2, Danuta WOJCIESZYŃSKA1, Urszula GUZIK1 1Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach;ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2Zespół Mikrobiologii Środowiskowej, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice; e-mail: jozur@us.edu.pl; tel.: 322009462 Wstęp Paracetamol, pomimo braku komponenty przeciwzapalnej zwyczajowo zaliczany do grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ), to jeden z najpopularniejszych leków przeciwbólowych na świecie. Obecnie, procesy bioremediacji prowadzone z użyciem mikroorganizmów zdolnych do biodegradacji farmaceutyków i wykorzystania ich jako źródeł węgla i energii coraz częściej stanowią alternatywę dla agresywnych metod chemicznych stosowanych w oczyszczalniach ścieków. Dotychczas w literaturze opisano zaledwie kilka gatunków bakterii zdolnych do degradacji paracetamolu, m.in. z rodzajów Stenotrophomonas, Pseudomonas oraz Delftia. Jednym ze sposobów zwiększenia stabilności i zdolności degradacyjnych mikroorganizmów jest ich immobilizacja. Najważniejsze cechy determinujące efektywność immobilizacji danego szczepu to m.in. zdolność do wytwarzania biofilmu i autoagregacji oraz produkcja cząsteczek sygnałowych quorum sensing (QS). Cele pracy Celem pracy była biodegradacja paracetamolu z zastosowaniem konsorcjum mikroorganizmów w bioreaktorze typu bench-scale oraz ocena wybranych właściwości bakterii warunkujących efektywną immobilizację, w tym zdolność do produkcji biofilmu, cząsteczek sygnałowych QS oraz sideroforów. Wyniki i ich omówienie Konsorcjum mikroorganizmów złożone ze szczepów Pseudomonas simiae KB6 oraz Acinetobacter calcoaceticus KB5 było zdolne do degradacji 5,0 mg/L paracetamolu w ciągu 6 dni. Ponadto, wyniki uzyskane dla szczepu P. simiae KB6 potwierdzają jego zdolność do silnego formowania biofilmu, produkcji sideroforów oraz cząsteczek sygnałowych. Dla szczepu A. calcoaceticus KB5 nie wykazano zdolności do produkcji biofilmu oraz sideroforów, wykazana została natomiast zdolność do sekrecji AHL. Wnioski Uzyskane wyniki potwierdzają możliwość szerokiego zastosowania szczepów Pseudomonas wbadaniach środowiskowych oraz efektywność stosowania konsorcjów mikroorganizmów w degradacji farmaceutyków, w tym paracetamolu. Literatura 1. Brown H.L., Vliet A.H., Betts R.P., Reuter M.J. 2013. Tetrazolium reduction allows assessment of biofilm formation by Campylobacter jejuni in a food matrix model. Appl Microbiol 115: 1212-1221 2. Clark B.L. 2004. Characterization of a Catechol-type Siderophore and the Detection of a Possible Outer Membrane Receptor Protein from Rhizobium leguminosarum Strain IARI 312. Ph.D. Thesis, East Tennesse State University 3. Wu S., Zhang L., Chen J. 2012. Paracetamol in the environment and its degradation by microorganisms. Appl Microbiol Biotechnol 96:875–884 4. Zhang L., Hu J., Zhu R., Zhou Q., Chen J. 2013. Degradation of paracetamol by pure bacterial cultures and their microbial consortium. Appl Microbiol Biotechnol 97:3687–3698 5. Żur J., Wojcieszyńska W., Guzik U. 2016. Metabolic Responses of Bacterial Cells to Immobilization. Molecules 21(7): 958 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 113 Biodegradation of paracetamol by microbial consortium and evaluation of selected bacterial properties related with immobilization Joanna ŻUR1, Łukasz JAŁOWIECKI2, Danuta WOJCIESZYŃSKA1, Urszula GUZIK1 1Department of Biochemistry, Faculty of Biology and Environment Protection, University of Silesia in Katowice; 28 Jagiellońska 40-032 Katowice; 2Environmental Microbiology Group, The Institute for Ecology of Industrial Areas, Katowice; e-mail: jozur@us.edu.pl; phon +48 322009462 Introduction Paracetamol, despite the lack of anti-inflammatory component usually classified as nonsteroidal anti- inflammatory drug (NSAID) is one of the most popular analgesic drug worldwide. Currently, bioremediations processes, which utilize the bacterial strains able to pharmaceuticals degrade and use them as carbon and energy sources constitute a promising alternative to aggressive chemical methods used in wastewater treatment plants. Up to now in the literature data only several bacterial strains able to paracetamol degrade have been described, e.g. from Stenotrophomonas, Pseudomonas or Delftia genera. One of the strategy, which allows to stabilize and increase the degradation capacity of microorganisms is to immobilize them. The most relevant traits, which determine the effective immobilization of bacteria include e.g. biofilm formation, autoaggregation or quorum sensing molecules production. Aims of the work The main aim of study was to biodegradation of paracetamol with the use of microorganisms consortium in a bench-scale bioreactor and evaluation of selected bacterial properties which determine the effective immobilization, i.e. biofilm, quorum sensing molecules and siderophores production. Results and discussion The microbial consortium composed of Pseudomonas simiae KB6 and Acinetobacter calcoaceticus KB5 strains was able to 5.0 mg/L of paracetamol degrade during 6 days. Moreover, the results obtained for P. simiae KB6 strain confirmed its ability to formation the strong biofilm, siderophores and quorum sensing molecules production. For A. calcoaceticus KB5 strain biofilm and siderophores production was not demonstrated, however the AHLs secretion was confirmed. Conclusions The obtained results confirmed possibility of wide application of Pseudomonas strains in environmental studies and effectiveness of the use of microbial consortia in the degradation of pharmaceuticals, including paracetamol. References 1. Brown H.L., Vliet A.H., Betts R.P., Reuter M.J. 2013. Tetrazolium reduction allows assessment of biofilm formation by Campylobacter jejuni in a food matrix model. Appl Microbiol 115: 1212-1221 2. Clark B.L. 2004. Characterization of a Catechol-type Siderophore and the Detection of a Possible Outer Membrane Receptor Protein from Rhizobium leguminosarum Strain IARI 312. Ph.D. Thesis, East Tennesse State University 3. Wu S., Zhang L., Chen J. 2012. Paracetamol in the environment and its degradation by microorganisms. Appl Microbiol Biotechnol 96:875–884 4. Zhang L., Hu J., Zhu R., Zhou Q., Chen J. 2013. Degradation of paracetamol by pure bacterial cultures and their microbial consortium. Appl Microbiol Biotechnol 97:3687–3698 5. Żur J., Wojcieszyńska W., Guzik U. 2016. Metabolic Responses of Bacterial Cells to Immobilization. Molecules 21(7): 958 114 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Biotransformacja naproksenu przez immobilizowane komórki Bacillus thuringiensis B1(2015b) Anna DZIONEK, Danuta WOJCIESZYŃSKA, Urszula GUZIK Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; e-mail: adzionek@us.edu.pl; tel.: 32 2009 363 Wstęp Niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), ze względu na łatwą dostępność, stosowane są na szeroką skalę. Leki te w organizmie człowieka nie ulegają znaczących przekształceniom, a oczyszczalnie ścieków nie są przystosowane do ich utylizacji, stąd NLPZ przedostają się do środowiska praktycznie niezmienione. Ich akumulacja w środowisku może mieć negatywny wpływ na organizmy żywe. Naproksen jest jednym z najczęściej stosowanych policyklicznych NLPZ na świecie oraz należy do grupy najczęściej wykrywanych produktów farmaceutycznych w wodzie powierzchniowej i pitnej (Ternes 1998, Tixier i in. 2003). Cele pracy Bezpiecznymi i stosunkowo tanimi metodami usuwania NLPZ są metody biologicznej degradacji. Dotychczas wyizolowano jednak tylko nieliczne szczepy bakteryjne zdolne do biotransformacji/biodegradacji naproksenu. Znaczącym potencjałem biodegradacyjnym, charakteryzuje się wyizolowany ze środowiska naturalnego Bacillus thuringiensis B1(2015b), zdolny do całkowitej biotransformacji naproksenu w stężeniu 6 mg/L w ciągu 5 tygodni, w obecności dodatkowego źródła węgla (Marchlewicz i in. 2016). Celem przeprowadzonych badań było zwiększenie wydajności kometabolicznej biodegradacji naproksenu przez badany szczep, poprzez jego immobilizację na naturalnej gąbce pochodzącej z rośliny Luffa aegyptiaca. W trakcie eksperymentu monitorowano proces biotransformacji naproksenu przez wolne oraz unieruchomione komórki bakteryjne. Sprawdzono również, jak zmienia się aktywność metaboliczna uformowanego na powierzchni nośnika biofilmu w trakcie rozkładu leku. Wyniki i ich omówienie W układzie kometabolicznym z glukozą jako dodatkowym źródłem węgla, wolne bakterie Bacillus thuringiensis B1(2015b) całkowicie zdegradowały naproksen (6 mg·l-1) w ciągu 38 dni. Unieruchomione na gąbce roślinnej komórki tego samego szczepu, tą samą dawkę leku biotransformowały przez 32 dni. Po 9 dniach fazy adaptacyjnej komórek immobilizowanych, zaobserwowano znaczny wzrost wydajności procesu rozkładu naproksenu, w porównaniu do układu degradacyjnego z wolnymi komórkami bakteryjnymi. Analiza ogólnej aktywności metabolicznej immobilizowanych mikroorganizmów, przeprowadzona metodą hydrolizy dioctanu fluoresceiny, wykazała wyraźny wzrost aktywności enzymatycznej bakterii w fazie adaptacyjnej oraz stały poziom aktywności podczas intensywnej biotransformacji leku. Wnioski Przeprowadzone badania wykazały wzrost wydajności biotransformacji naproksenu w wyniku immobilizacji komórek szczepu Bacillus thuringiensis B1(2015b) na gąbce roślinnej. Uzyskano nie tylko szybszy rozkład leku, ale również potwierdzono, że immobilizacja zmniejsza wrażliwość komórek bakteryjnych na negatywne oddziaływania naproksenu oraz metabolitów powstałych podczas jego biotransformacji. Literatura 1. Ternes T.A. 1998. Occurrence of drugs in German sewage treatment plants and rivers. Water Res 32(11): 3245-3260 2. Tixier C., Singer H.P., Oellers S., Müller S.R. 2003. Occurrence and fate of carbamazepine, clofibric acid, diclofenac, ibuprofen, ketoprofen, and naproxen in surface waters. Environ Sci Technol 37(6): 1061-1068 3. Marchlewicz A., Domaradzka D., Guzik U., Wojcieszyńska D. 2016. Bacillus thuringiensis B1 (2015b) is a Gram- positive bacteria able to degrade naproxen and ibuprofen. Water Air Soil Pollut 227(6): 1-8 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 115 Biotransformation of naproxen by immobilized Bacillus thuringiensis B1 (2015b). Anna DZIONEK, Danuta WOJCIESZYŃSKA, Urszula GUZIK Department of Biochemistry, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 28 Jagiellońska, 40-032 Katowice; e-mail: adzionek@us.edu.pl; phon +48 32 2009 363 Introduction Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are used worldwide. These drugs in the human body do not undergo significant transformations, and sewage treatment plants are not adapted to their disposal. For this reason, NSAIDs get into the environment practically unchanged. Their accumulation in the environment can have a negative impact on living organisms. Naproxen is one of the most widely used polycyclic NSAIDs in the world and is one of the most commonly detected pharmaceutical in surface water and drinking water (Ternes 1998, Tixier et al. 2003). Aims of the work Safe and relatively inexpensive methods of NSAID removal are biological degradation methods. So far, only a few bacterial strains capable of biotransformation / biodegradation of naproxen have been isolated. Isolated from the soil Bacillus thuringiensis B1 (2015b) is characterized by the significant naproxen degradation potential and is capable to fully biotransforming naproxen at a concentration of 6 mg / L within 5 weeks, in the presence of an additional carbon source (Marchlewicz et al., 2016). The aim of the study was to increase the cometabolic biodegradation of naproxen by B1 strain, by immobilizing it on a natural <a href="/tags/Sponge/" rel="tag">sponge</a> derived from the Luffa aegyptiaca. During the experiment, naproxen biotransformation was monitored by free and immobilized bacterial cells. It has also been shown how the metabolic activity of the biofilm formed on the carrier is changing during decomposition of the drug. Results and discussion In the cometabolic systems with glucose as an additional source of carbon, free cells of Bacillus thuringiensis B1 (2015b) completely degraded naproxen (6 mg·l-1) within 38 days. Immobilized cells of the B1 strain, biotransformated the same dose of the drug for 32 days. After 9 days of the adaptive phase of immobilized cells, a significant increase in naproxen degradation efficiency was observed, compared to the free bacterial cells system. Analysis of the total metabolic activity of immobilized microorganisms (hydrolysis of fluorescein diacetate), showed a significant increase in enzyme activity during the adaptation phase and constant activity during intense biotransformation of naproxen. Conclusions Obtained results show the beneficial effect of immobilization on the efficiency of naproxen degradation by Bacillus thurinsiensis B1(2015b) cells on the luffa sponge. Not only faster decomposition of the drug was obtained, but it was also confirmed that immobilization reduces the sensitivity of bacterial cells to the negative effects of naproxen and its metabolites. References 1. Ternes T.A. 1998. Occurrence of drugs in German sewage treatment plants and rivers. Water Res 32(11): 3245-3260 2. Tixier C., Singer H.P., Oellers S., Müller S.R. 2003. Occurrence and fate of carbamazepine, clofibric acid, diclofenac, ibuprofen, ketoprofen, and naproxen in surface waters. Environ Sci Technol 37(6): 1061-1068 3. Marchlewicz A., Domaradzka D., Guzik U., Wojcieszyńska D. 2016. Bacillus thuringiensis B1 (2015b) is a Gram- positive bacteria able to degrade naproxen and ibuprofen. Water Air Soil Pollut 227(6): 1-8 116 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wieloaspektowe podejście do zagadnień związanych z jakością wody w zbiornikach Górnośląskiego Pojezierza Antropogenicznego na przykładzie Jeziora Paprocańskiego w Tychach Andrzej WOŹNICA1, Bartosz ŁOZOWSKI1, Rafał ULAŃCZYK, Damian ABSALON2, Sławomir SITEK2, Joanna CZEKAJ2, Andrzej SIUDY, Paweł MIGULA1, Łukasz PSZCZELIŃSKI, Wanda JAROSZ3, Adrian ZARYCHTA1, Eugeniusz MAŁKOWSKI1, Andrzej PASIERBIŃSKI1 1Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice; 2Wydział Nauk o Ziemi, Uniwersytet Śląski w Katowicach, 3Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach; e-mail: andrzej.woznica@us.edu.pl Wstęp Zbiorniki Górnośląskiego Pojezierza Antropogenicznego (GPA) stanowią grupę akwenów, które ze względu na ich antropogeniczny charakter oraz lokalizację w silnie zurbanizowanym obszarze GOP, narażone są na liczne presje powodujące obniżenie jakość wody. Presje te są przyczyną niekorzystnych zmian w zakresie parametrów fizyczno-chemicznych i biologicznych wody, a przez to wpływają na możliwość wykorzystania wód w celach rekreacyjnych lub powodują obniżenie potencjału ekologicznego ekosystemu. Przykładem zbiornika, w którym obserwuje się problem okresowego obniżania jakości wody jest Jezioro Paprocańskie – około 105 ha sztuczny zbiornik, zlokalizowany na południowo-zachodnich obrzeżach miasta Tychy. Ze względu na lokalizację i walory przyrodnicze zbiornik jest atrakcyjnym obiektem rekreacyjnym i sportowym. W zbiorniku obserwowane są częste zakwity fitoplanktonu, co utrudnia pełne wykorzystanie istniejącej tam infrastruktury. Podejmowane dotychczas działania doraźne, nie przynosiły wyraźnej poprawy jakości wody. Cele pracy Celem prac było przygotowanie programu działań i możliwych rozwiązań, prowadzącego do poprawy jakości wód Jeziora Paprocańskiego i uwzględniającego wieloaspektowego podejścia do przyczyn obserwowanych problemów. Wyniki i ich omówienie Wyniki inwentaryzacji obecnego stanu jeziora oraz zagospodarowania przestrzennego zlewni jeziora, skonfrontowano z archiwalną XVIII- i XIX-wieczną dokumentacją techniczną dostępną w zasobach Archiwum Państwowego w Katowicach (oddział w Pszczynie). W celu uzyskania aktualnego obrazu dna zbiornika wykonano wysokorozdzielcze mapy batymetryczne. Pozwoliło to również na uzyskanie mapy rozkładu osadów dennych. Dla mapowania chemicznego jakości wód wykonano serie pomiarów parametrów fizykochemicznych wody z użyciem sondy wieloparametrowej i wykonano szczegółowe mapy chemiczne wód stosując metody krigingowe. Wykonano analizy jakości wód i osadów, analizy zoobentosu w oparciu o analizy WIOŚ, IPIŚ PAN, IETU oraz badania własne. Za pomocą techniki elektroodłowów dokonano również oceny struktury gatunkowej i wiekowej populacji ryb w zbiorniku. W oparciu o uzyskane dane dotyczące zbiornika i jego zlewni przygotowano matematyczny model badanego akwenu wykorzystując program 3D-coupled Hydrodynamic-Aquatic Ecosystem Model (AEM3D). Dzięki analizie przyczynowo-skutkowej DPSIR (Driver- Pressure-State-Impact-Response), metodyce zalecanej m.in. m.in. przez Europejską Agencję Ochrony Środowiska EEA, ustalono istotne presje wpływające na jakość wód zbiornika. Główną presję zdefiniowano jako znaczne ograniczenie powierzchni zlewni zbiornika, co miało miejsce w latach 80. XX w. Opracowano propozycje działań naprawczych, których skuteczność zweryfikowano wykorzystując model AEM3D. Wnioski Za docelowe działania prowadzące do osiągnięcia i utrzymania dobrej jakości wody w Jeziorze Paprocańskim uznano: (1) zwiększenie dopływu wody dobrej jakości do zbiornika; (2) odtworzenie i wprowadzenie dobrych praktyk gospodarowania w zlewni zbiornika na bazie historycznych rozwiązań; (3) zabezpieczenie brzegów przed spływem powierzchniowym przez odbudowę siedlisk szuwarowych i (4) optymalizację gospodarki rybackiej. Przykład Jeziora Paprocańskiego pokazuje, że właściwe zdefiniowanie presji i ich przyczyn oraz przedstawienie skutecznych działań zaradczych, możliwe jest tylko w przypadku kompleksowego podejście do zagadnień związanych z jakością wody. Literatura 1. Bojarski A. i Gręplowska Z. 2014. Zalety i uwarunkowania analizy DPSIR w identyfikacji problemów zbiornika retencyjnego. Gospodarka Wodna, 8, 280–282 2. Rzętała M. 2008. Funkcjonowanie zbiorników wodnych oraz przebieg procesów limnicznych w warunkach zróżnicowanej antropopresji na przykładzie regionu górnośląskiego. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 117 Comprehensive approach to Upper Silesian reservoir water quality issues. Case study: the Paprocany Reservoir in Tychy, Southern Poland Andrzej WOŹNICA1, Bartosz ŁOZOWSKI1, Rafał ULAŃCZYK, Damian ABSALON2, Sławomir SITEK2, Joanna CZEKAJ2, Andrzej SIUDY, Paweł MIGULA1, Łukasz PSZCZELIŃSKI, Wanda JAROSZ3, Adrian ZARYCHTA1, Eugeniusz MAŁKOWSKI1, Andrzej PASIERBIŃSKI1 1Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice; 2Faculty of Earth Sciences, University of Silesia in Katowice; 3Institute for Ecology of Industrial Areas, Katowice, Poland; e-mail: andrzej.woznica@us.edu.pl Introduction Reservoirs of the Upper Silesia Reservoir district (USR) are group of water bodies that, due to their anthropogenic origin and location in highly urbanised area, are exposed to a large number of factors which may lead to water quality deterioration. These factors can adversely affect physicochemical and biological parameters of water. As a result the use of water bodies for recreational purposes and the ecological potential of such ecosystems is limited. The Paprocany Reservoir seems to be a good example of water bodies in which temporary decrease of water quality is observed frequently. The reservoir covers an area of approx. 105 ha. Due to its location in south – western suburbs of Tychy city, it is an attractive area for recreational and sport facilities. Unfortunately, frequent phytoplankton blooms in the reservoir are observed, the result being that the recreational and sport infrastructure cannot be used regularly during the season. Temporary actions, carried out so far, have not caused a significant improvement in water quality. Aims of the work The aim of conducted studies was to prepare a programme of procedures and possible actions, taking into consideration comprehensive approach to observed problems, which could improve water quality of the Paprocany Reservoir. Results and discussion The current state of the Paprocany Reservoir and land use in the lake basin was compared with archival technical documentation, dating to 18th and 19th century, available in State Archives in Katowice (Pszczyna Department). In order to obtain up-to date image of the reservoir bottom a high-resolution bathymetry map was done. The bathymetry map provide also valuable information on spatial distribution of bottom sediments. Mapping of selected physicochemical parameters of water, using multiparametric probe, was carried out and based on these results the detailed maps of water chemical parameters distribution were done using Kriging method. Analysis of water and sediment quality as well as analysis of zoobenthos were conducted based on WIOŚ, IPIŚ PAN, IETU and own research data. Evaluation of species structure and age of the fish population in the reservoir was carried out using standardized electrofishing. Based on available data and conducted studies the numerical model of the reservoir was built in 3D-coupled Hydrodynamic-Aquatic Ecosystem Model (AEM3D). The DPSIR (Driver-Pressure-State-Impact-Response) analysis, approved by European Environmental Agency, revealed the main factor that affected reservoir water quality. It was found that the significant reduction of the Paprocany Reservoir catchment area, which took place in 1980s is the main reason for the poor water quality. Developed corrective actions and their effectiveness were verified using AEM3D model. Conclusions On the basis of the carried out studies several actions were proposed, which can lead to achievement and maintenance of good water quality in the Paprocany Reservoir: (1) the increase of water inflow to the reservoir, (2) the reconstruction and implementation of historical good practises of water management in the reservoir sub- basin based on archives data, (3) the protection of reservoir banks against runoff by restoration of reed bed habitats and (4) the optimisation of fishing management. The Paprocany Reservoir case study shows that correct definition of factors and their sources as well as evaluation of effective corrective actions is only possible with a comprehensive approach to water quality issue. References 1. Bojarski A. i Gręplowska Z. 2014. Zalety i uwarunkowania analizy DPSIR w identyfikacji problemów zbiornika retencyjnego. Gospodarka Wodna, 8, 280–282 2. Rzętała M. 2008. Funkcjonowanie zbiorników wodnych oraz przebieg procesów limnicznych w warunkach zróżnicowanej antropopresji na przykładzie regionu górnośląskiego. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice118 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Znaczenie aktywnej ochrony muraw galmanowych (6130) dla zachowania ich bioróżnorodności Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA1, Grażyna SZAREK-ŁUKASZEWSKA2 1Katedra Botaniki i Ochrony Przyrody, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; ul. Jegiellońska 28, 40-032 Katowice, 2 Zakład Ekologii, Instytut Botaniki im. W. Szafera, Polska Akademia Nauk w Krakowie; e-mail: monika.jedrzejczyk-korycinska@us.edu.pl; tel.: 322009455 Wstęp Do niedawna, w Polsce funkcjonowało przekonanie, o niewielkiej wartości przyrodniczej obszarów związanych z wydobyciem i przeróbką rud Zn-Pb. Pogląd ten, został jednak zweryfikowany i okazało się, że tereny te mogą mieć wielką wartość przyrodniczą i krajobrazową (Jędrzejczyk-Korycińska i in. 2015). Znaczenie obszarów galmanowych w Polsce i na świecie wzrosło, czego dowodem jest ujęcie w wykazie Dyrektywy Siedliskowej (Habitatowej) – zbiorowiska niskich muraw galmanowych z klasy Violetea calaminariae jako biotopu rzadkiego i ginącego. Jednym z przykładów, jest ponad stuletnia murawa na starej hałdzie w Bolesławiu koło Olkusza, której unikatowy charakter oraz obecność wielu gatunków chronionych i rzadkich, został dostrzeżony i obszar ten został włączony do sieci Natura 2000. W związku z toksycznością podłoża i znacznym zanieczyszczeniem powietrza, w murawie przez długi czas występowała bardzo nielicznie sosna pospolita (Pinus sylvestris) (Kowolik i in. 2010). Wraz z polepszeniem jakości powietrza, rozrastające się drzewa pokryły murawę w znacznym stopniu. Warunkiem koniecznym, dla zachowania murawy galmanowej – była aktywna ochrona, w postaci wycinki drzew i krzewów, którą przeprowadzono zimą 2011 r., a następnie efekty monitorowano – w sieci, regularnie rozmieszczonych poletek. Cele pracy Wykazanie zmian zachodzących w składzie murawy galmanowej poddanej zabiegom ochrony czynnej oraz w murawie bez działań ochronnych. Wyniki i ich omówienie W wyniku przeprowadzonych działań aktywnej ochrony murawy galmanowej, a następnie prowadzonego corocznie monitoringu zmian stwierdzono, iż na terenach odsłoniętych, zwiększyła się liczba gatunków w poletkach. Znacznie wzrosła liczba poletek z gatunkami murawowymi (Agrostis capillaris, Campanula rotundifolia, Dianthus carthusianorum, Linum catharticum, Scabiosa ochroleuca oraz <a href="/tags/Silene_vulgaris/" rel="tag">Silene vulgaris</a>). Pojawiły się gatunki nowe (Anthoxanthum odoratum, <a href="/tags/Reseda_(plant)/" rel="tag">Reseda</a> lutea i Trifolium repens, a także siewki Acer pseudoplatanus, Betula pendula, Populus tremula i Frangula alnus). Bardzo dobry efekt dało całkowite odsłonięcie podłoża hałdy, gdzie w kolejnym roku pojawiły się pożadane gatunki murawy galmanowej, takie jak: Biscutella laevigata, Silene vulgaris, Thymus pulegioides, Gypsophila fastigiata. Na obszarze objętym badaniami, ale bez zabiegów ochronnych, liczba gatunków była stała lub zmniejszała się. W strefie przejściowej pomiędzy obszarem odsłoniętym, a w pełni zacienionym, następowały zmiany składu i liczby gatunków. Wnioski W wyniku prowadzonych badań, wykazano szereg zmian jakie zaszły w murawie galmanowej, w wyniku aktywnej ochrony (wycinka drzew, a także mechaniczne odsłonięcia podłoża). Skutkiem tych działań jest, powiększenie powierzchni o pożądanym składzie gatunkowym murawy galmanowej. Jednakże zaobserwowano również, wkraczanie nowych gatunków, których udział należy kontrolować i w razie potrzeby regulować, poprzez usuwanie gatunków krzewiastych i drzewiastych. Zabiegami o największym znaczeniu są: wycinka drzew i krzewów iglastych, karczowanie drzewiastych gatunków liściastych i odsłanianie podłoża. Znaczenie aktywnej ochrony muraw galmanowych ma ogromne znaczenie dla zachowania ich bioróżnorodności. Literatura 1. Jędrzejczyk-Korycińska M., Zagórna M., Godzik B. 2015. Protected and protection-worthy ecological areas or features in the Olkusz Ore-bearing Region [In:] Godzik B. (ed.) Natural and historical values of the Olkusz Ore-bearing Region. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Science: 315-327 2. Kowolik M., Szarek-Łukaszewska G., Jędrzejczyk-Korycińska M. 2010. Użytek ekologiczny „Pleszczotka górska” w cynkowo-ołowiowym terenie pogórniczym – potrzeba aktywnej ochrony; Chrońmy Przyrodę Ojczystą, 66.1: 35-38 “Skuteczność aktywnej ochrony muraw galmanowych” (V1) - badanie otrzymało częściowe wsparcie ze środków statutowych Instytut Botaniki im. W. Szafera, Polska Akademia Nauk w Krakowie THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 119 The importance of active protection of calamine grasslands (6130) for the preservation of their biodiversity Monika JĘDRZEJCZYK-KORYCIŃSKA1, Grażyna SZAREK-ŁUKASZEWSKA2 1Department of Botany and Nature Protection, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia, Katowice, Poland; 2Department of Ecology, W. Szafer Institute of Botany Polish Academy of Sciences,Kraków, Poland; e-mail: monika.jedrzejczyk-korycinska@us.edu.pl; phon+48 322009455 Introduction Until recently, in Poland there was a conviction of the low value of natural areas associated with the extraction and processing of Zn-Pb ores. However, this view was verified and it turned out that these sites may have great natural and landscape value (Jędrzejczyk-Korycińska et al. 2015). The importance of calamine areas in Poland, and in the world, has increased, as evidenced by the inclusion of communities of Violetea calaminariae as a rare and disappearing habitat in the Annex I to Directive 43/92/EEC. One example is grassland on more than a century old heap in Bolesław near Olkusz, whose unique character and the presence of many rare and protected species, was noticed and the area was included in the Natura 2000 network. Pine (Pinus sylvestris) was occurring there very sparsely for a long time, due to the toxicity of the substrate and considerable air pollution (Kowolik et al. 2010). Along with the improvement of air quality, pine covered the grassland to a considerable extent. A necessary condition for the preservation of calamine grassland was a removal of trees and shrubs (as a part of active protection), which was done in the winter of 2011, and then the effects were annully monitored until 2016 – in the network of regularly arranged plots. Aims of the work Demonstration of changes in the composition of calamine grassland subjected to the treatment of the active protection. Results and discussion As a result of the active protection of calamine grassland and subsequent annual monitoring, it was found that in the open areas, the number of species increased. The number of plots with grassland species (Agrostis capillaris, Campanula rotundifolia, Dianthus carthusianorum, Linum catharticum, Scabiosa ochroleuca and Silene vulgaris) has increased significantly. New species had also appeared: Anthoxanthum odoratum, Reseda lutea andTrifolium repens, together with seedlings of Acer pseudoplatanus, Betula pendula, Populus tremula and Frangula alnus. Creating patches with bare substrate gave very good effects, as the desired grassland species such as: Biscutella laevigata, Silene vulgaris, Thymus pulegioides, Gypsophila fastigiata, appeared the following year. In a part of study area, without the protective treatments, the number of species was constant or decreased. In the transition zone between the open and fully shaded area, there were changes in the composition and the number of species. Conclusions The study showed a number of changes that have occurred in the calamine grassland, as a result of the active protection (the removal of trees and the exposure of the substrate). The effect of these activities is to enlarge the area with the desired species composition of a calamine grassland. However, new species encroaching has also been observed. Their share should be controlled and, when appropriate, regulated by the removal mainly woody species. The most important treatments are: cutting coniferous trees, grubbing deciduous trees and shrubs and exposing the substrate. The active protection of calamine grasslands is of great importance for the preservation of their biodiversity. References 1. Jędrzejczyk-Korycińska M., Zagórna M., Godzik B. 2015. Protected and protection-worthy ecological areas or features in the Olkusz Ore-bearing Region [In:] Godzik B. (ed.) Natural and historical values of the Olkusz Ore-bearing Region. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Science: 315-327 2. Kowolik M., Szarek-Łukaszewska G., Jędrzejczyk-Korycińska M. 2010. Użytek ekologiczny „Pleszczotka górska” w cynkowo-ołowiowym terenie pogórniczym – potrzeba aktywnej ochrony; Chrońmy Przyrodę Ojczystą, 66.1: 35-38 The study received partial support from statutory funds of the W. Szafer Institute of Botany of the Polish Academy of Sciences 120 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Biodegradacja mieszaniny lotnych związków organicznych (LZO) w kompaktowym bioreaktorze trójfazowym (KBT) Paulina DYBAŁ1,2 , Andrzej BĄK1, Violetta KOZIK2, Sławomir KUŚ3 1Zakład Chemii Organicznej, Instytut Chemii, Uniwersytet Śląski w Katowicach, 2Zakład Syntezy Organicznej, Instytut 3 Chemii, Uniwersytet Śląski w Katowicach, Honeywell Control Systems Ltd., Skimped hill Lane, RG12 1EB, Bracknell, Wielka Brytania Wstęp Zwiększona emisja lotnych związki organicznych (LZO) do atmosfery przyczynia się do niekorzystnych zmian klimatycznych oraz wpływa na powstawanie smogu fotochemicznego. Oprócz ogólnej toksyczności, LZO wykazują także działanie kancerogenne. Obecnie, głównym źródłem emisji LZO jest przemysł m.in. spożywczy, chemiczny, paliwowy, metalurgiczny, papierniczy, a także obiekty zagospodarowania odpadów komunalnych. Istnieje wiele technik neutralizacji i usuwania mieszaniny lotnych związków organicznych z powietrza takich jak adsorpcja, absorbcja czy wysokotemperaturowe utlenianie katalityczne. Podkreślić należy, iż pomimo usilnych starań wielu ośrodków naukowych, wciąż brakuje tzw. „zielonych” metod oczyszczania powietrza o zadowalającej efektywności i wydajności ekonomicznej. Cele pracy W przeprowadzonym eksperymencie biodegradacji poddana została mieszanina LZO, która składała się ze styrenu, etanolu oraz siarczku dimetylu. Wybrane LZO są powszechnie spotykane w wielu gałęziach przemysłu farmaceutycznego lub medycznego (alkohol etylowy), przemysłu chemicznego lub petrochemicznego (styren) oraz w oczyszczalni ścieków (siarczek dimetylu). W celu obliczenia wydajności procesu biodegradacji wyrażanego współczynnikiem konwersji (K) w funkcji wybranych parametrów pracy bioreaktora KBT (przepływu gazu, cieczy, stężenia wlotowego badanej mieszaniny) wykonano systematyczne badania empiryczne polegające na monitorowaniu stężenia mieszaniny LZO w strumieniu wlotowym i wylotowym bioreaktora KBT. Wyniki i ich omówienie W analizowanym zakresie parametrów operacyjnych eliminacja etanolu wynosiła praktycznie 100%. Podobne wyniki uzyskano dla siarczku dimetylu, zaś dla styrenu średni współczynnik konwersji wynosił 85%. Przy zwiększaniu stężenia zanieczyszczeń wydajność procesu biodegradacji ulegała pogorszeniu. W badaniach obserwowano również wpływ przeładowania zastosowanego złoża na bezwładność procesu biodegradacji. Wnioski Innowacyjny proces biodegradacji w kompaktowym bioreaktorze trójfazowym nie generuje znaczących ilości zanieczyszczeń wtórnych. Co więcej, w wielu przypadkach odory i lotne związki organiczne degradowane są całkowicie do CO2 i H2O. Dodatkowo, analizowana technologia charakteryzuje się relatywnie niskim nakładem środków finansowych, co znacząco podnosi atrakcyjność omawianej tematyki badawczej. Wstępne kalkulacje wskazują na realne szanse implementacji komercyjnej bioreaktorów KBT w niedalekiej przyszłości. Literatura 1. Bąk A., Kozik V., Dybal P., Sulowicz S., Kasperczyk D., Kus S., Barbusinski K. 2017. Abatement robustness of volatile organic compounds using compact trickle-bed bioreactor: Biotreatment of styrene, ethanol and dimethyl sulfide mixture in contaminated airstream Int Biodeterior Biodegradation 119:316-328 2. Kasperczyk D., Urbaniec K. 2015. Application of a compact trickle-bed bioreactor to the biodegradation of pollutants from the ventillation air in a copper-ore mine J Clean Prod 87:971-976 3. Lebrero R., Rodrıguez E., Martin M., Garcıa-Encina P.A., Munoz R. 2010. H2S and VOCs abatement robustness in biofilters and air diffusion bioreactors: A comparative study Water Res 44: 3905-3914 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 121 Biodegradation of Volatile Organic Compounds (VOC) using the Compact Trickle Bed Bioreactor (CTBB) Paulina DYBAŁ1,2 , Andrzej BĄK1, Violetta KOZIK2 Sławomir KUŚ3 1 Department of Organic Chemistry, University of Silesia, Katowice, Poland, 2Department of Organic Synthesis, University of Silesia, Katowice, Poland, 3Honeywell Control Systems Ltd., Skimped hill Lane, RG12 1EB, Bracknell, United <a href="/tags/Kingdom_(biology)/" rel="tag">Kingdom</a>; e-mail: pdybal@us.edu.pl Introduction Volatile Organic Compounds (VOCs) and odors substances represent a significant part of hazards indoors as well as outdoors pollution. The major reason of the environmental air pollution are anthropogenic activities. The most important sources include petroleum refining, vehicle exhaust, storage of fuels and wastes, pesticides, production and use of solvents, utilizing fossil fuels and paints and papers industries. Some VOCs may be also inhospitable to human health in the long – term exposure and lead to serious illnesses. From an environmental point of view, VOCs result in the increased amount of ozone at troposphere thereby contribute to photochemical smog and the greenhouse effect as well. There are plenty of methods for polluted air treatment and removal such as adsorption, absorption or high-temperature catalytic oxidation, respectively. In fact, the biologically based methods raise interest due to exploitation of natural ability of microorganism to degrade pollutants. Hence, they are environmentally friendly without providing post – processes waste. Aims of the work The principal objective of the experiments was to specify operating boundaries of parameters governing the Compact Trickle Bed (Bio)reactor (CTBB) execution at which the sampled microorganisms are most effective in decomposing and deodorization of gaseous streams containing styrene, ethanol and dimethyl sulfide mixture. In the gas phase, the composition of VOC mixture both at the inlet and outlet of the bioreactor was monitored making it possible to calculate the conversion factor of the biodegradation process K defined as the difference between VOC inlet and outlet concentrations divided by VOC inlet concentration (expressed in %). Results and discussion The average conversion factor for the 3-component VOCs mixture was higher than 95% at lower range of the individual pollutant load and basically fell to 80% at middle range vs. 55% at the higher contaminant loads; however, the effectiveness of ethanol biodegradation is stable at the entire investigated range of the mass load. Conclusions In summary, the innovative process of biodegradation in a Compact Trickle Bed Bioreactor does not generate secondary pollutants. Moreover, in many cases, odors and volatile organic compounds are completely degraded into CO2 and H2O. The low initial investment cost increases the attractiveness of the research subject, which has an opportunity to be implemented commercially in the near future. References 1. Bąk A., Kozik V., Dybal P., Sulowicz S., Kasperczyk D., Kus S., Barbusinski K. 2017. Abatement robustness of volatile organic compounds using compact trickle-bed bioreactor: Biotreatment of styrene, ethanol and dimethyl sulfide mixture in contaminated airstream Int Biodeterior Biodegradation 119:316-328 2. Kasperczyk D., Urbaniec K. 2015. Application of a compact trickle-bed bioreactor to the biodegradation of pollutants from the ventillation air in a copper-ore mine J Clean Prod 87:971-976 3. Lebrero R., Rodrıguez E., Martin M., Garcıa-Encina P.A., Munoz R. 2010. H2S and VOCs abatement robustness in biofilters and air diffusion bioreactors: A comparative study Water Res 44: 3905-3914 122 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Modyfikowane fotokatalizatory a zjawisko powstawania pośrednich produktów utleniania Piotr ZAWADZKI1, Edyta KUDLEK2, Mariusz DUDZIAK3 Politechnika Śląska w Gliwicach , Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków: 1Studenckie Koło Naukowe Techniki Membranowe, 2Zakład Chemii Środowiska i Procesów Membranowych, 3Zakład Wodociągów i Kanalizacji; e-mail: zawadzki.piotr@onet.eu, edyta.kudlek@polsl.pl, mariusz.dudziak@ polsl.pl Wstęp Proces industrializacji powoduje stały wzrost stężeń mikrozanieczyszczeń przedostających się wraz z oczyszczonymi i nieoczyszczonymi ściekami do wód powierzchniowych. Konsekwencją występowania w wodach mikrozanieczyszczeń jest poszukiwanie nowych procesów ich eliminacji ze strumieni wodnych. Jedną z proponowanych metod są zaawansowane techniki utleniania. Pomimo wysokiej skuteczności wymienionych metod to wciąż zbyt mało uwagi poświęca się ryzyku powstawania szkodliwych substancji charakteryzujących się toksycznością większą niż związki pierwotne. Z tego powodu roztwory poprocesowe należy poddawać ocenie również pod kątem toksyczności próbek. Cele pracy W pracy dokonano oceny procesu fotokatalitycznego utleniania bisfenolu A w obecności nowej generacji modyfikowanych fotokatalizatorów otrzymanych w warunkach laboratoryjnych na bazie tlenku tytanu (IV), węgla aktywnego oraz alkoholi. Porównano również toksyczność mieszanin poreakcyjnych w oparciu o wyniki biotestu MICROTOX® wykorzystującego bioluminescencyjne bakterie Aliivibrio fischeri. Inhibicja bioluminescencji tych bakterii jest miarą toksyczności roztworu. Wyniki i ich omówienie Na podstawie układów otrzymanych wyników badań stwierdzono, że pomimo skutecznego rozkładu bisfenolu A, wartość inhibicji bioluminescencji roztworu poprocesowego rosła wraz z czasem prowadzenia procesu fotokatalizy. Wzrost toksyczności próbki jest najczęściej związany z powstawaniem pośrednich produktów ubocznych utleniania. Największy stopień rozkładu bisfenolu A (stężenie początkowe 1 mg·dm-3) zaobserwowano dla fotokatalizatora modyfikowanego węglem aktywnym (AC) oraz alkoholem etylowym. W tych układach oczyszczania, początkowe stężenie mikrozanieczyszczenia po 45 minutach trwania procesu zostało obniżone o blisko 96%. Chociaż wszystkie roztwory poprocesowe naświetlane w obecności fotokatalizatorów modyfikowanych AC, alkoholem metylowym i węglem aktywnym charakteryzowały się wartością inhibicji bioluminescencji mniejszą niż roztwór modelowy. Były to wartości blisko trzykrotnie mniejsze w porównaniu do mieszanin naświetlanych w obecności czystego komercyjnego tlenku tytanu (IV). Wnioski Dobór najkorzystniejszych warunków procesu fotoutleniania powinien uwzględniać, poza wysoką skutecznością rozkładu zanieczyszczeń, również możliwość generowania toksycznych produktów pośrednich. W tym zakresie duże możliwości daje zastosowanie modyfikowanych fotokatalizatorów. W takich układach oczyszczania mieszaniny poreakcyjnych odznaczających się mniejszymi wartościami inhibicji bioluminescencji w porównaniu do roztworów, w których zastosowano materiały komercyjne. Dowodzi to o minimalizacji zjawiska powstawania toksycznych produktów pośrednich utleniania. Literatura 1. Parsons S. 2004. Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment: IWA Publishing, United Kingdom 2. Zawadzki P., Kudlek E., Dudziak M. 2017. Biotest Microtox® w ocenie toksyczności roztworów zawierających bisfenol A poddanych naświetlaniu w obecności różnych katalizatorów: Współczesne problemy ochrony środowiska IV, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, Gliwice 79-95 3. Zawadzki P., Kudlek E., Dudziak M. 2017. Wpływ modyfikacji fotokatalizatorów na zmiany toksyczności wody zawierającej bisfenol A poddanej naświetlaniu promieniowaniem UV: PUZZEL 2017. VI Wrocławska Konferencja Studentów Nauk Technicznych i Ścisłych, Wrocław – w druku THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 123 Modified photocatalysts and production of indirect oxidation products Piotr ZAWADZKI1, Edyta KUDLEK2, Mariusz DUDZIAK3 Silesian University of Technology in Gliwice, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Institute of Water and Wastewater Engineering: 1Student Research Club – Membrane Techniques, e-mail: zawadzki.piotr@onet.eu, 2Department of Environmental Chemistry and Membrane Processes, e-mail: edyta.kudlek@polsl.pl, 3The Waterworks and Sewage System Company, e-mail: mariusz.dudziak@ polsl.pl Introduction The process of industrialization results in a continuous increases of microimpurity concentrations, entering surface waters with treated and untreated wastewater. The occurrence of microimpurities in waters results in looking for new processes of their elimination from water streams. Among the proposed methods are advanced oxidation techniques. Despite a high effectiveness of those measures, not enough attention has been paid to the risk of dangerous substances being created, of a higher toxicity compared to initial compounds. Therefore the post-treatment solutions should be assessed also for sample toxicity. Aims of the work We have assessed the photocatalytic oxidation of bisphenol A, occurring in the presence of a new generation of modified photocatalyst obtained under laboratory conditions from titanium oxide (IV), activated carbon and alcohols. Also toxicity of postreaction mixtures was compared, using the MICROTOX® bioassay containing bioluminescence bacteria Aliivibrio fischeri. Bioluminescence inhibition of these bacteria is a measure of solution toxicity. Results and discussion Basing on the results of our studies, it has been concluded that despite an effective bisphenol A decomposition, the bioluminescence inhibition of the post-treatment solution increased with time during photocatalysis. An increased sample toxicity is most frequently connected with arising indirect byproducts of oxidation. The highest level of bisphenol A decomposition (initial concentration of 1 mg/dm3) was observed for a photocatalyst modified by activated carbon (AC) and ethyl alcohol. In these treatment systems, the initial microimpurity concentration after a 45 minute-long process was reduced by almost 96%. However, all post-treatment solutions, light irradiated in the presence of photocatalysts, modified by AC, methyl alcohol and activated carbon, had a lower bioluminescence inhibition value compared to the model solution. These values were almost three times lower compared to mixtures light irradiated in the presence of pure commercial titanium oxide (IV). Conclusions When choosing most favourable photooxidation conditions, not only high effectiveness of impurities decomposition, but also potential for toxic intermediates generation should be considered. Large potential is offered here by the usage of modified photocatalysts. In such waste treatment systems, postreaction mixtures reveal lower bioluminescence inhibition values compared to solutions, in which commercial materials were used. This indicates that the amount of formed toxic intermediates has been minimized. References 1. Parsons S. 2004. Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment: IWA Publishing, United Kingdom 2. Zawadzki P., Kudlek E., Dudziak M. 2017. Biotest Microtox® w ocenie toksyczności roztworów zawierających bisfenol A poddanych naświetlaniu w obecności różnych katalizatorów: Współczesne problemy ochrony środowiska IV, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, Gliwice 79-95 3. Zawadzki P., Kudlek E., Dudziak M. 2017. Wpływ modyfikacji fotokatalizatorów na zmiany toksyczności wody zawierającej bisfenol A poddanej naświetlaniu promieniowaniem UV: PUZZEL 2017. VI Wrocławska Konferencja Studentów Nauk Technicznych i Ścisłych, Wrocław – in press 124 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Skuteczne sposoby neutralizacji i przechowywania odpadow komunalnych i rolniczych Andrzej KAŁAMARZ1, Teobald KUPKA2, Jan MIZERA3, Arkadiusz WIEWIÓROWSKI1 1Eco-Tech System EGP, Sp. z. o.o., Warszawa; 2Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski, ul. Oleska 48, 45-052 Opole; 3Komisja Ochrony Srodowiska i Gospodarki Odpadami, PAN Katowice Wstęp Lawinowy przyrost ludności, szczególnie w krajach tzw. “trzeciego świata, wiąże się z poprawą sytuacji materialnej, lepszym działaniem slużb medycznych oraz wykorzystaniem zdobyczy nowoczesnej nauki i techniki. Niestety, skutki uboczne postępu naukowo-technicznego przejawiają się m. in. we wzroście produkcji odpadów powodujących nieodwracalne skażenie środowiska naturalnego człowieka. Pierwotne skażenia ulegają dalszym procesom degradacji. Związki organiczne, np. pochodzące z odpadów komunalnych i rolniczych mogą ulegać procesom gnilnym i fermentacji. Powoduje to powstawanie dodatkowych skażeń w postaci gazowej, np. “odorów” i innych gazów o nieprzyjemnym, odpychającym zapachu lub wręcz toksycznych w bardzo niewielkich stężeniach, np. H2S i NH3). Dodatkowo, rozpuszczalne w wodzie oraz płynne odpady mogą powodować skażenie gleb, rzek i jezior. W celu ograniczenia skażeń gazowych, płynnych i drobnych zawiesin konieczne jest skuteczne i bezpieczne magazynowanie odpadów i zahamowanie procesów degradacji powodujących powstawanie szkodliwych produktów gazowych. Cele pracy Częściowym rozwiązaniem pierwszego problemu, tj. niekontrolowanego przechodzenia zanieczyszczeń do wód gruntowych jest magazynowanie różnorodnych odpadów na wysypiskach śmieci (tj. w nieckach śmieciowych), otwartych pojemnikach na obornik, pomiot ptasi i gnojowicę) ograniczonych częściowo od otoczenia przy pomocy “konstrukcji betonowych. Niestety, powszechnie stosowane materiały konstrukcyjne, ze względu na dużą porowatość i nasiąkliwość nie są wystarczającym rozwiązaniem. Wyniki i ich omówienie Proponujemy zastosowanie dodatku ok. 1.5% hydrozolu K do cementu jako skutecznego środka zmniejszającego porowatość i penetrację wody oraz substancji rozpuszczonych. Konstrukcje do magazynowania odpadów otrzymane z tradycyjnych cementów z małą domieszką takiego “polepszacza” cechują się m. in. wodoszczelnością, częściowo zwiekszoną wytrzymałościa mechaniczną i odpornością zbrojenia żelaznego na korozję. W przypadku powstawania lotnych zanieczyszczeń istotne jest zahamowanie rozwoju bakterii i grzybów, np. przy zastosowaniu produku Eco-Stop-Odor, zawierającego nieznaczną zawartość metanalu. Wnioski Zahamowano powstawania przykrych odorów i toksycznych gazów przy pomocy produktu Eco-Stop-Odor w przypadku odpadów ptasich na europejskiej fermie niosek oraz osadów ociekowych z oczyszczalni ścieków (m. in. Krosno Odrzańskie, Szprotawa, Ścinawa i Legnica). Dodatkowym atutem stosowanie tego produktu jest możliwość zagospodarowania tak zneutralizowanych odpadów do stworzenia nowej kompozycji technologicznej, możliwej do wykorzystania w uprawach ogrodniczych i rolnych. Literatura 1. Jamrozy Z 2000. Beton i jego technologie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Kraków – Warszawa 2. Najduchowska M 2008. Wodoszczelność i odporność korozyjna betonu Izolacje 1: Warszawa 3. Łukwiński L, Czechowski J 2000. Ocena przydatności Hydrozolu – K do betonów ogniotrwałych. Sprawozdanie Instytutu Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice 4. Kupisz P, Szaj P 2013. Wyniki badań domieszki Hydrozol-K objęte zakresem akredytacji produktu. Raport Nr LBOO – 01945/13 ITB, Warszawa 5. Sanytsky M A, Mizera J 2016. Betony wodoszczelne z zastosowaniem domieszki Hydrozol K. Sympozjum Komisji Ochrony Środowiska i Gospodarki Odpadami PAN w Katowicach i Politechniki Opolskiej, 25-27 kwiecień 2016, Opole 6. Kałamarz A, Mizera J, Buczek A, Kupka T 2015. Water in porous system. Toward controlling water imbibition into model white hardened cement paste and diffusion of water and salt (NaCl) into concrete. 2-nd Polish-Taiwanese Conference From Molecular Modeling to Nano- and Biotechnology, 27-29 Aug 2015 Opole 7. Kałamarz A, Wiewiórowski A, Kluszczyk C, Kupka T 2017. From strong and weak intermolecular interactions to clean environment. 3rd Symposium on Weak Molecular Interactions, 27-29 March 2017 Opole THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 125 Efficient methods for neutralization and storage of communal and agricultural waste Andrzej KAŁAMARZ1, Teobald KUPKA2, Jan MIZERA3, Arkadiusz WIEWIÓROWSKI1 1Eco-Tech System EGP, Sp. z o. o., Warszawa; 2University of Opole, Faculty of Chemistry, Oleska 48, 45-052 Opole; 3The Committee of Environmental Protection and Waste Management, Polish Academy of Sciences (PAN), Katowice Introduction An exponential population growth, especially in the so called ‘third world’ countries results from improved financial status as well as advances in medical services, science and technology. Unfortunately, the scientific ad technological progress produces side-effects as increased production of waste, causing irreversible pollution of the human natural environment. And the primary pollution is followed by further degradation processes. Organic compounds, e.g. from communal and agricultural waste, may undergo putrefaction and fermentation. This results in additional gaseous pollution, for instance in form of ‘odours’ and other gases, either of unpleasant, repugnant smell, or toxic in very low concentrations (such as H2S and NH3). Apart from that, water soluble and fluid waste can pollute soils, rivers and lakes. In order to mitigate gaseous pollution as well as fluid and small-particle suspensions, we need not only an effective and safe waste storage but also methods to suppress degradation processes leading to harmful gaseous products. Aims of the work A halfway solution of the first problem, i.e. uncontrolled penetration to ground waters, is to store different waste on landfills (i.e. waste basins, open containers for manure, poultry litter and slurry) partly fenced off from the surrounding area with ‘concrete constructions’. Unfortunately, the commonly used construction materials have not proved satisfactory due to their high porosity and absorbability. Results and discussion We have proposed to add approx. 1.5% of Hydrozol K to cement as an effective method of reducing material porosity and penetration of water with dissolved substances. Constructions for waste storage, made of traditional cements with a small addition of such an ‘improver’, reveal water tightness, increased mechanical strength and corrosion resistance of iron reinforcement as well as other advantages. In case of olfactory pollution it is important to impede bacterial and fungal growth, e.g. usingEco-Stop-Odor, containing a slight amount of methanal. Conclusions Unpleasant odour and toxic gases emissions have been impeded with Eco-Stop-Odor both for bird litter at an European laying-hen farm and for sewage sludge from a wastewater treatment plant (in Krosno Odrzańskie, Szprotawa, Ścinawa, Legnica etc.). An additional advantage of using this product is the possibility to use the neutralized waste to develop a new technological composition, applicable in horticultural and agricultural crops. References 1. Jamrozy Z 2000. Beton i jego technologie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Kraków – Warszawa 2. Najduchowska M 2008. Wodoszczelność i odporność korozyjna betonu Izolacje 1: Warszawa 3. Łukwiński L, Czechowski J 2000. Ocena przydatności Hydrozolu – K do betonów ogniotrwałych. Sprawozdanie Instytutu Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice 4. Kupisz P, Szaj P 2013. Wyniki badań domieszki Hydrozol-K objęte zakresem akredytacji produktu. Raport Nr LBOO – 01945/13 ITB, Warszawa 5. Sanytsky M A, Mizera J 2016. Betony wodoszczelne z zastosowaniem domieszki Hydrozol K. Sympozjum Komisji Ochrony Środowiska i Gospodarki Odpadami PAN w Katowicach i Politechniki Opolskiej, 25-27 kwiecień 2016, Opole 6. Kałamarz A, Mizera J, Buczek A, Kupka T 2015. Water in porous system. Toward controlling water imbibition into model white hardened cement paste and diffusion of water and salt (NaCl) into concrete. 2-nd Polish-Taiwanese Conference From Molecular Modeling to Nano- and Biotechnology, 27-29 Aug 2015 Opole 7. Kałamarz A, Wiewiórowski A, Kluszczyk C, Kupka T 2017. From strong and weak intermolecular interactions to clean environment. 3rd Symposium on Weak Molecular Interactions, 27-29 March 2017 Opole 126 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Oddziaływanie syntetycznych polimerów na wzrost i rozwój świerszcza domowego (Acheta domesticus) Mariusz DZIEKANOWSKI, Karolina KRZYŻOWSKA, Marta STOCH, Aleksandra SURMIAK, Karolina ZMELONEK, Bartosz BARAN, Jacek FRANCIKOWSKI, Michał KRZYŻOWSKI, Monika TARNAWSKA Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach; e-mail: monika.tarnawska@us.edu.pl Wstęp Do środowiska trafia coraz więcej odpadów zbudowanych ze sztucznych polimerów. Wiele badań wskazuje na ich negatywne działanie na organizmy żywe (1, 2, 3). W kontakcie z tlenem i światłem powstają nowe formy związków chemicznych, które mogą oddziaływać na procesy zachodzące w organizmach żywych. Substancje te przedostają się do wody, głównie wód gruntowych, stanowiąc zagrożenie dla człowieka i innych organizmów. Wśród efektów możemy spotkać się z genotoksycznością, mutagennością, cytotoksycznością oraz hormonomimetyzmem (4). Cele pracy Celem eksperymentu było zbadanie potencjalnego oddziaływania polimerów formowanych termicznie w toku procesu drukowania 3D na wzrost, rozwój i przeżywalność świerszcza domowego. Granulat wydrukowany z filamentu akrylonitrylo-butadieno-styrenowego (ABS) w ilości odpowiadającej 0,1, 1 i 10% posłużył do przygotowania odpowiednio zanieczyszczonej wody podawanej następnie owadom (10-dniowe larwy) w trakcie ich rozwoju aż do osiągniecia przez nie stadium imago. Wyniki i ich omówienie Zaobserwowano zróżnicowaną przeżywalność larw – przy stężeniu 0,1 i 1% śmiertelność była niższa niż w grupie kontrolnej i przy stężeniu 10%. Widoczna była również odmienna reakcja na poziomie sukcesu osiągania stadium imago. Była ona zależna od płci, silniejsza u samców niż u samic. U obu płci w grupach 0,1, 1 i 10% obserwowano opóźnienie osiągnięcia stadium imago. Wnioski Na podstawie wyników uzyskanych w prezentowanym eksperymencie można wnioskować, że syntetyczne polimery mają potencjał oddziaływania na fizjologię i rozwój świerszcza domowego. Ocena charakteru tego odziaływania wymaga dalszych badań. Literatura 1. Cole M, Lindeque P, Fileman E, Halsband C, Galloway TS (2015) The impact of polystyrene microplastics on feeding, function and fecundity in the marine copepod Calanus helgolandicus. Environ Sci Technol 49:1130–1137. 2. Browne MA, Dissanayake A, Galloway TS, Lowe DM, Thompson RC (2008) 3. Ingested microscopic plastic translocates to the circulatory system of the mussel, Mytilus edulis (L.). Environ Sci Technol 42: 5026–5031. 4. Browne MA, Niven SJ, Galloway TS, Rowland SJ, Thompson, RC (2013) Microplastic moves pollutants and additives to worms, reducing functions linked to health and biodiversity. Curr Biol 23: 2388–2392. 5. Ma Y, Huang A, Cao S, Sun F, Wang L, Guo H, Ji R (2016) Effects of nanoplastics and microplastics on toxicity, bioaccumulation and environmental fate of phenanthrene in fresh water. Environ Pollut 219: 166–173. THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 127 Impact of synthetic polymers on the house cricket (Acheta domesticus) growth and development Mariusz DZIEKANOWSKI, Karolina KRZYŻOWSKA, Marta STOCH, Aleksandra SURMIAK, Karolina ZMELONEK, Bartosz BARAN, Jacek FRANCIKOWSKI, Michał KRZYŻOWSKI, Monika TARNAWSKA Department of Animal Physiology and Ecotoxicology, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, 9 Bankowa ,40-007 Katowice; e-mail: monika.tarnawska@us.edu.pl Introduction The increased synthetic polymers deposition in the environment is observed. Many studies indicate their negative effects on living organisms (1, 2, 3). Under oxygen and light exposure, new forms of chemical compounds are formed that can affect processes occurring in living organisms. These substances enter the water, mainly groundwater, posing a threat to humans and other organisms. Among the biological effects, one can expect genotoxicity, mutagenicity, cytotoxicity and endocrine disrupting. (4). Aims of the work The main aim of the experiment was to investigate the potential impact of thermoformed polymers during the 3D printing on the house cricket growth, development and survival. The granules printed from acrylonitrile- butadiene-styrene (ABS) filaments corresponding to 0.1, 1 and 10% were used to prepare appropriately contaminated water, that was administered to insects (10-day larvae) during their development until they reached the imago stage. Results and discussion Different larval survival was observed – at 0.1 and 1% ABS concentration mortality was lower than in the control group and at the highest concentration (10%). Reaching adult stage was sex dependent, stronger in males than in females. In living crickets from ABS-contaminated groups (0.1, 1 and 10%), delay in reaching adult stage in both sexes was noticed. Conclusions Based on the results of the presented experiment, it can be concluded that synthetic polymers can influence physiology and development of A. domesticus. Elucidation of nature of this interactions needs further research. References 1. Cole M, Lindeque P, Fileman E, Halsband C, Galloway TS 2015. The impact of polystyrene microplastics on feeding, function and fecundity in the marine copepod Calanus helgolandicus. Environ Sci Technol 49:1130–1137. 2. Browne MA, Dissanayake A, Galloway TS, Lowe DM, Thompson RC 2008. Ingested microscopic plastic translocates to the circulatory system of the mussel, Mytilus edulis (L.). Environ Sci Technol 42: 5026–5031. 3. Browne MA, Niven SJ, Galloway TS, Rowland SJ, Thompson, RC 2013. Microplastic moves pollutants and additives to worms, reducing functions linked to health and biodiversity. Curr Biol 23: 2388–2392. 4. Ma Y, Huang A, Cao S, Sun F, Wang L, Guo H, Ji R 2016. Effects of nanoplastics and microplastics on toxicity, bioaccumulation and environmental fate of phenanthrene in fresh water. Environ Pollut 219: 166–173. 128 TECHNOLOGIE STOSOWANE W OCHRONIE ŚRODOWISKA Wykorzystanie technik biologii molekularnej do identyfikacji genetycznie modyfikowanych organizmów (GMO) w produktach spożywczych – czy wiesz co jesz? Marcin CAPUTA1, Kornela KUKUŁA2, Ewa SYBILSKA1, Gabriela WINIARSKA1, Monika GAJECKA1, Justyna GUZY-WRÓBELSKA1, Joanna MOROŃCZYK1, Barbara WÓJCIKOWSKA1, Marzena KUROWSKA1 1Katedra Genetyki, 2Katedra Biochemii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice, e-mail:marzena.kurowska@us.edu.pl, tel: 32 35936 Wstęp Rozwój biotechnologii stwarza możliwości ingerencji w zmienność genetyczną roślin. Metody transformacji roślin można podzielić na: (a) wektorowe wykorzystujące Agrobacterium tumefaciens oraz (b) bezwektorowe wykorzystujące transformację protoplastów, mikrowstrzeliwanie i elektroporację. GMO to organizm inny niż organizm człowieka, w którym materiał genetyczny został zmieniony w sposób niezachodzący w warunkach naturalnych wskutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji (Ustawa…, 2001). Modyfikowane genetycznie są głównie rośliny mające duże znaczenie gospodarcze jak: rzepak, bawełna, kukurydza, czy soja. Modyfikowane cechy dotyczą tolerancji na herbicydy i stresy abiotyczne oraz odporności na insekty (Fraiture i in. 2015). Oznaczanie obecności genetycznie modyfikowanych organizmów w produktach spożywczych jest obecnie wymagane przez prawo Unii Europejskiej nakazujące odpowiednie etykietowanie produktów posiadających więcej niż 0,9% zawartości GMO. Sądzimy, że nie wszystkie produkty zawierające GMO są odpowiednio oznaczone. Jednym z poważniejszych wyzwań w tego typu analizach jest zastosowanie odpowiedniej metody izolacji DNA z produktów wysoce przetworzonych, tak aby uzyskać ekstrakty zawierające wysokiej jakości DNA, nadające się do późniejszych analiz z wykorzystaniem reakcji PCR (ang. polymerase chain reaction) lub ilościowej analizy qPCR (ang. quantitative real time PCR). Cele pracy Ocena poprawności oznaczeń produktów spożywczych pod kątem zawartości genetycznie modyfikowanych organizmów (GMO). Wyniki i ich omówienie W projekcie do analiz włączone zostały różne produkty sojowe, czy kukurydziane, a także miody i oleje roślinne. Przeprowadzona została optymalizacja metody izolacji kwasów nukleinowych z tych produktów z użyciem komercyjnie dostępnych kitów (GeneSpin, DNAExtractor Fat, DNAExtractor <a href="/tags/Honey/" rel="tag">Honey</a> Eurofins) i dedykowanych do izolacji DNA z produktów żywnościowych. Sprawdzenie obecności GMO w tych produktach z wykorzystaniem reakcji PCR jest w trakcie realizacji. Po zakończeniu tego etapu wybrane próby zostaną również przetestowane z wykorzystaniem techniki qPCR. W przypadku obu technik do analiz wybrano startery specyficzne do fragmentów DNA zwykle obecnych w sekwencji transgenów: promotora, sekwencji kodującej, terminatora, czy też markera selekcyjnego. Do identyfikacji roślin transgenicznych najczęściej wykorzystywany jest promotor CaMV35S pochodzący z wirusa mozaiki kalafiora (ang. cauliflower mosaic virus), terminator genu kodującego syntazę nopaliny (NOS, ang. nopaline synthase) z plazmidu Ti (ang. tumor inducing) Agrobacterium tumefaciens, czy też gen markerowy NPTII z Escherichia coli kodujący fosfotransferazę warunkującą odporność na kanamycynę (Fraiture i in. 2015). Wnioski Zostaną wysunięte po ukończeniu badań. Literatura 1. Ustawa z dnia 22 czerwca 2001 r. o organizmach genetycznie zmodyfikowanych (Dz.U. 2001, nr 76 poz.811), art. 3. 2. Fraiture M-A, Herman P, Taverniers I, loose MD, Deforce D, Roosens N.H. 2015. Current and new approaches in GMO detection: challenges and solutions. BioMed Res Int doi: 10.1155/2015/392872 THE APPLIED TECHNOLOGIES IN ENVIRONMENTAL PROTECTION 129 Use of molecular biology techniques to identify genetically modified organisms (GMOs) in food products – do you know what you eat? Marcin CAPUTA1, Kornela KUKUŁA2, Ewa SYBILSKA1, Gabriela WINIARSKA1, Monika GAJECKA1, Justyna GUZY-WRÓBELSKA1, Joanna MOROŃCZYK1, Barbara WÓJCIKOWSKA1, Marzena KUROWSKA1 1Department of Genetics, 2Department of Biochemistry, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Silesia in Katowice, Poland; e-mail:marzena.kurowska@us.edu.pl Introduction The development of biotechnology creates opportunities for interventions in genetic variation of plants. Plant transformation methods can be divided into: (a) vector-based using Agrobacterium tumefaciens and (b) non- vector ones using protoplast transformation, microinjection and electroporation. GMO (genetically modified organisms) is an organism other than the human in which genetic material has been altered in a non-natural way other than due to crossbreeding or natural recombination (Fraiture et al. 2015). Genetically modified plants are mainly crops of the economical importance such as rape, <a href="/tags/Cotton/" rel="tag">cotton</a>, maize or soybean. Most commonly modified traits are tolerance to herbicides and abiotic stress or insect resistance (Fraiture et al. 2015). Determination of the presence of genetically modified organisms in food products is currently required by European Union law requiring labeling of products with more than 0.9% of GMO content. However, we suppose that not all GMO-containing products are properly labeled. One of the major challenges in this type of analysis is the use of efficient DNA extraction method from highly processed products to obtain high quality DNA extracts, suitable for subsequent polymerase chain reaction (PCR) or quantitative qPCR analysis (quantitative real time PCR). Aims of the work Evaluation of food labeling for genetically modified organisms (GMOs). Results and discussion Various soy or maize products, as well as honey and vegetable oils were included in the analysis. The optimization of DNA extraction from these products with commercially available kits (GeneSpin, DNAExtractor Fat, DNAExtractor Honey Eurofins) was conducted. Detection of the presence of GMOs in these products using PCR is in progress. The selected samples will also be tested using qPCR. For both techniques, DNA-specific primers were selected for the DNA fragments usually present in the transgene sequence: promoter, coding sequence, terminator, or selection marker. The Cauliflower Mosaic Virus (CaMV) 35S promoter (P-35S), the Agrobacterium tumefaciens nopaline synthase terminator (T-Nos) or gene coding resistance to kanamycin (nptII) antibiotic are most commonly used for transgenic plants identification (Fraiture et al. 2015). Conclusions They will be advanced after the completion of the study. References 1. Ustawa z dnia 22 czerwca 2001 r. o organizmach genetycznie zmodyfikowanych (Dz.U. 2001, nr 76 poz.811), art. 3. 2. Fraiture M-A, Herman P, Taverniers I, loose MD, Deforce D, Roosens N.H. 2015. Current and new approaches in GMO detection: challenges and solutions. BioMed Res Int doi: 10.1155/2015/392872 ISBN 978-83-939472-2-5 </div> </article> </div> </div> </div> <script type="text/javascript" async crossorigin="anonymous" src="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js?client=ca-pub-8519364510543070"></script> <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jquery/3.6.1/jquery.min.js" crossorigin="anonymous" referrerpolicy="no-referrer"></script> <script> var docId = 'b9ccfc6d65d1b0985c11b8b5412029f5'; var endPage = 1; var totalPage = 130; var pfLoading = false; window.addEventListener('scroll', function () { if (pfLoading) return; var $now = $('.article-imgview .pf').eq(endPage - 1); if (document.documentElement.scrollTop + $(window).height() > $now.offset().top) { pfLoading = true; endPage++; if (endPage > totalPage) return; var imgEle = new Image(); var imgsrc = "//data.docslib.org/img/b9ccfc6d65d1b0985c11b8b5412029f5-" + endPage + (endPage > 3 ? ".jpg" : ".webp"); imgEle.src = imgsrc; var $imgLoad = $('<div class="pf" id="pf' + endPage + '"><img src="/loading.gif"></div>'); $('.article-imgview').append($imgLoad); imgEle.addEventListener('load', function () { $imgLoad.find('img').attr('src', imgsrc); pfLoading = false }); if (endPage < 7) { adcall('pf' + endPage); } } }, { passive: true }); </script> <script> var sc_project = 11552861; var sc_invisible = 1; var sc_security = "b956b151"; </script> <script src="https://www.statcounter.com/counter/counter.js" async></script> </html>