Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, magistrsko delo - Aleksandra Valenčak Likar: Posegi v habitate na smučiščih in spremenjene lastnosti snežne odeje, zaradi smučanja in teptanja, vplivajo na vrstno sestavo, aktivnost oziroma produktivnost in razvoj rastlin.

Na območju smučišča na mariborskem Pohorju smo izbrali tri ploskve, ki se med seboj razlikujejo po tem, da so v zimski sezoni različno zasnežene in pripravljene. Meritve in vzorčenje so potekali na šentjaževki (Hypericum perforatum), ripeči zlatici (Ranunculus acris) in navadnem rmanu (Achillea millefolium). Na izbranih vrstah rastlin smo izvedli analize fotosintezne aktivnosti, transpiracije, učinkovitosti izrabe vode, potencialne fotokemične učinkovitosti PS2, fotosinteznih pigmentov, fenološkega razvoja, velikosti rastlin in uspešnosti reprodukcije. Analize vplivov zasneževanja in/ali teptanja na preiskovane parametre so pokazale, da se pri šentjanževki in navadnem rmanu pojavlja podoben vzorec. Pri obeh rastlinah je bilo zasneževanje kot samostojni dejavnik ali v kombinaciji s teptanjem tisto, kar je povzročilo značilno razliko pri preiskovanih parametrih. Pri večini preiskovanih parametrov se je na račun zasneževanja pokazalo značilno znižanje vrednosti parametra. Le vrednosti klorofila b so se pod vplivom zasneževanja zvišale pri vseh treh preiskovanih vrstah rastlin. Pri ripeči zlatici vplivov zasneževanja v kombinaciji s teptanjem nismo opazili pri nobenem preiskovanem parametru. Na potencialno fotokemično učinkovitost PS2 in vsebnost klorofila a pri nobeni od preiskovanih rastlin ni imelo vpliva niti zasneževanje niti teptanje.

Kazalo vsebine
Kazalo preglednic
Kazalo slik
Kazalo prilog
UVOD
PREGLED OBJAV
NARAVNI IN UMETNI SNEG
Naravni sneg
Umetni sneg
LASTNOSTI NARAVNEGA IN UMETNEGA SNEGA
Gostota snega
Temperaturne lastnosti snega
Prepustnost za pline
Vsebnost proste vode
VPLIVI NA RASTLINE
Mehanske poškodbe
Temperaturne razmere tal
Zmrzovanje in odtajanje
Koncentracije plinov
Hipoksija in anoksija
Vnos hranil in drugih snovi v tla in rastline
Vnos hranil
Vnos dodatkov za nukleacijo snega
Vplivi na aktivnost in razvoj rastlin
Povzetek vplivov na rastline
MATERIAL IN METODE
OPIS LOKACIJE
Opis širšega območja
Geološka sestava Pohorja

Naravni sneg
Za lažje razumevanje lastnosti snega je dobro poznati teorijo nastanka snežnih kristalov.
Posamezni snežni kristali nastajajo z zmrzovanjem vodnih kapljic v zraku ali pa s
procesom sublimacije v atmosferi (Lackinger 1995 citirano po Newesely 1997). Pri tem procesu sublimira v zraku prisotna vodna para okrog zelo majhnih jeder, ki lebdijo v zraku. Jedra so lahko že prisotni snežni kristali ali drugi v zraku prisotni delci (npr. delci prahu).
Snežni kristali rastejo na račun sublimacije vodne pare v heksagonalni obliki (Newesely 1997). Ta osnovna heksagonalna simetrija je rezultat notranje molekularne simetrije ledu oziroma bolje rečeno pogojuje jo molekularna struktura vode in postavitev vodnih molekul v kristalno mrežo (Slika 2.1). Kot med posameznimi »ročicami« snežnega kristala je 60°.
Kristal snega je v povprečju zgrajen iz 10¹⁸ molekul vode (Harbeke, URL:http://www.unimuenster.de/Physik/DP/Seminare/, februar 2004). Kljub konstantni heksagonalni obliki kristala, pa so le-ti, zaradi spreminjajočih se atmosferskih razmer, zelo različni. Zaradi te velike variabilnosti razmer v katerih snežni kristali nastajajo, lahko rečemo, da niti dva med seboj nista enaka.
V grobem jih lahko razdelimo na šestkrake zvezdice, t.i. dendrite (Slika 2.2), ploščice, iglice in stebriče. Kakšna bo oblika kristala, je odvisno od pogojev katerim je izpostavljen na poti do tal. Najpomembnejšo vlogo imata pri tem temperatura in stopnja nasičenosti zraka z vlago (Harbeke, URL: http://www.uni-muenster.de/Physik/DP/Seminare/, februar 2004). Oblika kristala je odvisna predvsem od temperature zraka, kristali so pri nižji vlažnosti zraka enostavnejši, pri višji pa bolj kompleksni.

Umetni sneg
Za nastanek umetnega snega so potrebni voda, zrak, energija in temperature pod lediščem. Umetni sneg se lahko proizvaja z nizkotlačnimi ali visokotlačnimi topovi , pri čemer ni razlik v lastnostih samega snega. Pri visokotlačnih topovih je mešanica vode in zraka pod pritiskom razpršena skozi eno samo šobo. Pri tem procesu se komprimiran zrak širi in adiabatno ohlaja. Pri dovolj nizki temperaturi razpršena voda zmrzne v majhne ledene kristale kroglaste oblike. Za razliko od tega je pri nizkotlačnih topovih voda razpršena skozi veliko število šob v močan zračni tok, ki ga ustvarja ventilator. Tako fino razpršena zvrtinčena voda hitro kristalizira v kroglaste strukture.
Pogoj za nastanek umetnega snega je nizka temperatura. Višja kot je relativna zračna vlažnost, nižja mora biti temperatura zraka v času izdelave snega (Newesely 1997).
Ponavadi so potrebne temperature okrog –7°C, ob dodatku snovi za pospeševanje nukleacije snežnih kristalov pa se lahko izdelava umetnega snega odvija tudi pri temperaturah okrog –3°C (Rixen in sod. 2003). Za pospeševanje nukleacije snežnih kristalov se ponekod pri izdelavi umetnega snega uporabljajo številni kemični ali biološki dodatki znani pod različnimi tržnimi imeni, ki vsebujejo npr. mineralne delce, srebrov jodid (Kajfež Bogataj 1995), amonijev nitrat (NH4NO3), katerega efekt je utrjevanje snega za potrebe tekmovanj, ali neinfektivne fitopatogene bakterije (Pseudomonas syringae, redkeje Erwinia herbicola in Xanthomonas campestris), ki omogočajo nukleacijo umetnega snega pri višjih temperaturah zraka (Rixen in sod. 2003).
Poraba vode je pri napravah za dodatno zasneževanje velika. Za površino veliko približno 10 ha je potrebnih 15.000 do 20.000 m3 vode. Voda za zasneževanje mora biti bakteriološko neoporečna, drugače lahko pride do onesnaženja talnih horizontov in preko tega talne vode. Kot so pokazale raziskave, lahko tudi voda očiščena klic z vnosom mineralnih snovi spremeni vrstno sestavo vegetacijskega pokrova in povzroči motnje v vsebnosti snovi v tleh (Newesely in sod. 2000).

LASTNOSTI NARAVNEGA IN UMETNEGA SNEGA
Atmosferske razmere in čas kako dolgo sneg obleži, igrajo ključno vlogo pri obliki snežnih kristalov, ki tvorijo snežno odejo na smučišču (Newesely 1997). Več snežnih kristalov gradi snežinke, ki zaradi gravitacije padejo na tla in se kopičijo v plasteh. Odvisno od oblike snežink in količine zračnega prostora, ki ostane med njimi, ko padajo ena na drugo, ima sneg različne lastnosti. Sneg ni strnjena masa, temveč je zmes snežnih kristalov, zraka in pri 0°C, vode.
Lastnosti umetnega snega so v mnogih pogledih drugačne od naravnega snega. V primerjavi z zvezdasto obliko kristalov naravnega snega, so kristali umetnega snega kroglaste oblike. Voda za zasneževanje je ponavadi vzeta iz rezervoarjev, rek, jezer ali zajetij in ima drugačno kemično sestavo kot padavinska voda.

Gostota snega
Teža snega na enoto volumna se razlikuje glede na delež zračnih por v snegu, pri čemer se lahko, kot razlaga Newesely (1997), teža zraka v porah zanemari. V bolj ali manj lahki sveži snežni odeji se kmalu začnejo procesi spreminjanja snega, ki jim rečemo metamorfoza snega. Začetna gostota novo zapadlega naravnega snega je med 50-200 kg/m3, odvisno od temperaturnih razmer med precipitacijo (Ward in Robinson 2000).
Kristali novo zapadlega snega se v 2-4 tednih spremenijo v kroglicam podobne oblike, pri čemer gostota snega naraste na 250-400 kg/m³ (Cernusca in sod. 1990) oziroma celo do 600 kg/m³ (Ward in Robinson 2000). Kot razlaga Newesely (1997), je preobrazba naravnega snega odvisna od okoljskih dejavnikov, kot sta temperatura in zračna vlažnost. Razlog za to je v tem, da se molekule vode na krakih heksagonalne oblike kristala ločijo in se vežejo bližje središču kristala. Kristali snega tako izgubijo značilno razvejano obliko snežinke in postajajo kroglasti. Na ta način se skozi obdobje zime naravnemu neobdelanemu snegu veča gostota. Snežna odeja se najbolj zgosti pozno pozimi oziroma zgodaj spomladi, pri temperaturah zraka nad 0°C. Pri takšnih zunanjih pogojih se začne sneg na površini taliti, voda pronica globje v snežno odejo in zapolnjuje zračne pore v snegu, zaradi česar se mu poveča gostota. Gostota naravnega neobdelanega snega je odvisna od teže samega snega oziroma od višine snežne odeje in lahko pri višini več kot 3 m doseže gostoto večjo od 600 kg/m³.

POVZETEK
Posegi v habitate na smučiščih in spremenjene lastnosti snežne odeje, zaradi smučanja in teptanja, vplivajo na vrstno sestavo, aktivnost oziroma produktivnost in razvoj rastlin. Z razmahom zimskega športa se vplivi na ekosisteme zaradi povečevanja števila in obsega smučarskih prog, mehanske priprave smučišč in uporabe umetnega snega povečujejo. Glede na to, da je smučarski turizem eden najpomembnejših ekonomskih dejavnikov v Evropski alpski regiji lahko pričakujemo, da bo vpliv smučarskih prog in potrebne spremljajoče infrastrukture na ekosisteme še naraščal.
Namen magistrske naloge je:
· primerjati sezonsko dinamiko aktivnosti in razvoja treh vrst rastlin (šentjanževke, navadnega rmana in ripeče zlatice) na treh različnih rastiščih na smučišču, ki so v času smučarske sezone različno zasnežena in teptana,
· primerjati nekatere fiziološke in biokemijske značilnosti (neto fotosintezo,
transpiracijo, učinkovitost izrabe vode, fotokemično učinkovitost PS2, vsebnost
fotosinteznih barvil…) med izbranimi vrstami rastlin na istem rastišču in med primerki iste vrste na treh različnih rastiščih ter na osnovi rezultatov sklepati na razlike v njihovi aktivnosti v vegetacijskem obdobju,
· prispevati k znanju o aktivnosti in razvoju izbranih rastlinskih vrst, ki zimsko sezono preživijo v spremenjenih razmerah na smučiščih.
Na območju smučišča na mariborskem Pohorju smo izbrali tri ploskve, ki se med seboj razlikujejo po tem, da so v zimski sezoni različno zasnežene in pripravljene. P1 je v zimski sezoni dodatno zasnežena in ni teptana, P2 v zimski sezoni ni dodatno zasnežena, je pa teptana in P3, ki je v zimski sezoni dodatno zasnežena in teptana. Meritve in vzorčenje so potekali na šentjaževki (Hypericum perforatum), ripeči zlatici (Ranunculus acris) in navadnem rmanu (Achillea millefolium). Na izbranih vrstah rastlin smo izvedli analize fotosintezne aktivnosti, transpiracije, učinkovitosti izrabe vode, potencialne fotokemične učinkovitosti PS2, fotosinteznih pigmentov, fenološkega razvoja, velikosti rastlin in uspešnosti reprodukcije. Rastline, ki uspevajo v višje ležečih predelih, so pogosto izpostavljene stresnim odmerkom okoljskih dejavnikov, na katere se odzivajo zelo kompleksno. Na rast in razvoj rastlin so na naših preiskovanih ploskvah, poleg mikroklimatskih razmer okolja, vplivali tudi drugi zunanji dejavniki, kot sta košnja in paša.
Analize vplivov zasneževanja in/ali teptanja na preiskovane parametre so pokazale, da se pri šentjanževki in navadnem rmanu pojavlja podoben vzorec. Pri obeh rastlinah je bilo zasneževanje kot samostojen dejavnik ali v kombinaciji s teptanjem tisto, ki je povzročilo značilno razliko pri preiskovanih parametrih. Pri večini preiskovanih parametrov se je na račun zasneževanja pokazalo značilno znižanje vrednosti parametra. Le vrednosti klorofila b so se pod vplivom zasneževanja zvišale pri vseh treh preiskovanih vrstah rastlin. Pri ripeči zlatici vplivov zasneževanja v kombinaciji s teptanjem nismo opazili pri nobenem preiskovanem parametru. Glede na to, da so ravno takšne razmere za smučišča običajne, bi lahko zaljučili, da je ripeča zlatica morda tista, ki je izmed treh preiskovanih vrst rastlin najbolje prilagojena na značilne mikroklimatske razmere na smučišču. Zanimivo je tudi, da na potencialno fotokemično učinkovitost PS2 in vsebnost klorofila a pri nobeni od preiskovanih rastlin ni imelo vpliva niti zasneževanje niti teptanje. Sklepamo lahko, da sta ta dva parametra verjetno odvisna od sprememb svetlobnega režima na mikrolokaciji in ne od vplivov, ki bi jih lahko imelo zasneževanje ali teptanje.
Vpliv umetnega snega na rastline je predvsem odvisen od tega v kakšnem stanju se nahajajo rastline na smučišču. V primeru da so mehanske poškodbe zaradi teptanja snega ali robnikov smuči glavni problem, potem je dodatna zaščita s pomočjo umetnega snega dobrodošla. Po drugi strani, pa bi za ogrožene habitate z nizko razpoložljivostjo nutrientov, dodaten vnos le-teh ob taljenju umetnega snega lahko imel negativne posledice.