Zadanie 6
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: IX. Różnorodność roślin. 5. Wzrost i rozwój roślin. Zdający: 3) określa rolę auksyn […] w procesach wzrostu i rozwoju roślin.
IX. Różnorodność roślin. 2. Gospodarka wodna i odżywianie mineralne roślin. Zdający: 3) wykazuje wpływ czynników zewnętrznych (temperatura […], wilgotność […]) na bilans wodny roślin […]; 4) opisuje wpływ suszy fizjologicznej na bilans wodny rośliny […].
Treść zadania
Liście jabłoni, podobnie jak innych drzew liściastych klimatu umiarkowanego, rozwijają się z pąków na wiosnę i są zrzucane dopiero jesienią. Naturalny proces zrzucania liści polega na rozwoju strefy odcinającej u podstawy ogonka liściowego.
Auksyny są hormonami roślinnymi produkowanymi m.in. przez wierzchołek wzrostu pędu oraz przez młode liście.
Postawiono następującą hipotezę: Rozwój strefy odcinającej liści jabłoni jest hamowany przez auksyny wytwarzane w młodych liściach.
Na poniższym rysunku przedstawiono przebieg doświadczenia przeprowadzonego w celu weryfikacji tej hipotezy. W doświadczeniu wykorzystano roczne pędy jabłoni z usuniętym wierzchołkiem wzrostu oraz naturalną auksynę – kwas indolilooctowy (IAA).
- Próba I: odcięcie młodego liścia → po kilku dniach → powstanie strefy odcinającej → opadanie ogonka.
- Próba II: odcięcie młodego liścia + nałożenie na ogonek pasty zawierającej auksynę (IAA) → po kilku dniach → ogonek nie opada.
Na podstawie: W.K. Purves i in., Life. The Science of Biology, Sunderland 2001; H. Fišerová i in., The Effect of Quercetine on Leaf Abscission of Apple Tree […], „Plant, Soil and Environment” 52(12), 2006.
Zadanie 6.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników badań sformułuj wniosek na temat wpływu auksyn produkowanych przez młode liście na rozwój strefy odcinającej liści jabłoni.
Zadanie 6.2. (0–1)
Przedstaw, na czym polega adaptacja w postaci zrzucania liści przed zimą u drzew liściastych klimatu umiarkowanego. W odpowiedzi uwzględnij dostępność wody dla tych roślin w okresie zimowym oraz rolę liści w gospodarce wodnej roślin.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
6.1. Wniosek: auksyny produkowane przez młode liście hamują rozwój strefy odcinającej liści jabłoni.
Uzasadnienie z eksperymentu:
- Próba I: brak liścia = brak źródła auksyn → strefa odcinająca się rozwija → opadanie ogonka.
- Próba II: brak liścia, ale dodano IAA (sztuczne źródło auksyn) → strefa odcinająca nie rozwija się → ogonek nie opada.
- Wniosek: efekt prób różni się tylko obecnością auksyn. Auksyny HAMUJĄ rozwój strefy odcinającej (utrzymują liść przyłączony).
W naturze: gdy liść jest młody i fotosyntetyzuje, produkuje auksyny → strefa odcinająca nie powstaje → liść trzyma się gałęzi. Gdy liść starzeje się (jesień), produkcja auksyn maleje → strefa odcinająca się rozwija → liść opada.
6.2. Adaptacja zrzucania liści przed zimą:
Problem zimowy — niedostępność wody:
- Zimą gleba bywa zamarznięta → woda w postaci lodu jest niedostępna dla korzeni (susza fizjologiczna).
- Roślina nie może uzupełniać wody traconej w transpiracji.
Rola liści — główne miejsce transpiracji:
- Liście mają dużą powierzchnię i aparaty szparkowe — przez nie roślina traci najwięcej wody.
Skutek zrzucania liści:
- Znaczne ograniczenie transpiracji → roślina nie traci wody w okresie, gdy nie może jej pobrać z gleby.
- Wiosną z pąków rozwijają się nowe liście.
Drzewa iglaste (sosna, jodła, świerk) zachowują liście (igły) całą zimę, ale igły mają adaptacje zmniejszające transpirację: gruba kutykuła woskowa, zagłębione aparaty szparkowe, mała powierzchnia.
Zrzucanie liści to klasyczna strategia adaptacyjna drzew liściastych klimatu umiarkowanego — kompromis między letnią efektywnością (duże liście fotosyntetyczne) a zimowym przetrwaniem (oszczędność wody).
Pułapka 6.1 — wniosek "auksyny powodują opadanie". Odwrotnie — auksyny hamują opadanie. Klucz: w obecności IAA strefa się NIE rozwija = liść NIE opada → IAA = czynnik podtrzymujący.
Pułapka 6.2 — wskazanie tylko "oszczędności wody" bez kontekstu. Klucz: dwa elementy:
- Woda zimą jest niedostępna (zamarznięta gleba).
- Liście są głównym miejscem utraty wody (transpiracji).
Bez liści transpiracja jest znacznie ograniczona — zasady oceniania wymagają właśnie odniesienia do ograniczenia transpiracji przy obniżonej dostępności wody w glebie.
Pułapka 6.2 — odpowiedź "żeby liście nie zamarzły". To uboczny efekt, nie kluczowy. Klucz: gospodarka wodna + dostępność wody.
Strony arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — auksyny
| Element | Funkcja |
|---|---|
| IAA (kwas indolilooctowy) | Najważniejsza naturalna auksyna |
| Miejsce produkcji | Wierzchołek pędu, młode liście, młode owoce |
| Transport | Polarny (od wierzchołka do podstawy), przez błony za pomocą transporterów PIN i AUX |
| Funkcje | Wzrost wydłużeniowy, dominacja apikalna, fototropizm, hamowanie abscysji, rozwój owoców |
Mechanizm: jak auksyny hamują abscysję?
Młody liść produkuje IAA → transport bazypetalny do ogonka i dalej w pęd.
Dopływ IAA z liścia zmniejsza wrażliwość komórek strefy odcinającej na etylen — hormon, który pobudza abscysję.
Starzejący się liść (jesień): zmniejszona produkcja IAA → strefa odcinająca staje się wrażliwa na etylen i zaczyna się rozwijać.
Strefa odcinająca: pas komórek u podstawy ogonka. Enzymy rozkładające ściany komórkowe (m.in. celulazy i pektynazy) osłabiają połączenia między komórkami → ogonek odpada od pędu.
Powstaje blizna liściowa, zabezpieczona warstwą korkową (suberyna) przed utratą wody i patogenami.
Mechanizm: adaptacja zimowa (6.2)
Dlaczego nie zrzucać liści zimą = śmierć?:
Woda zamarznięta w glebie → korzenie NIE pobierają wody. Drzewo praktycznie w stanie suszy.
Transpiracja z liści nie ustaje całkowicie nawet w niskich T. Aparaty szparkowe + naskórek = utrata wody.
Bilans wody ujemny: utrata > pobieranie → odwodnienie → liście usychają → drzewo umiera od suszy fizjologicznej.
Rozwiązanie ewolucyjne: zrzucanie liści = drastyczna redukcja powierzchni transpiracji. Drzewo pozostaje z gałęziami + pączkami (mała powierzchnia, woskowate łuski → niska transpiracja).
Dodatkowa korzyść: delikatne liście drzew liściastych są wrażliwe na mróz (kryształki lodu uszkadzają komórki) — ale w zadaniu 6.2 kluczowa jest gospodarka wodna.
Iglaki vs liściaste — strategie zimowe
| Cecha | Drzewa liściaste (jabłoń, dąb) | Drzewa iglaste (sosna, świerk) |
|---|---|---|
| Zrzucanie liści | Tak, jesienią | Nie (z wyj. modrzewia) |
| Liście | Duże, miękkie, cienka kutikula | Małe igły, gruba kutikula |
| Transpiracja zimą | Bardzo mała (brak liści) | Niska (adaptacje igieł) |
| Fotosynteza zimą | Brak | Niska (przy słońcu + lekkim mrozie) |
| Klimat | Umiarkowany, ciepły | Borealne, alpejskie |
Punktacja CKE
- 6.1. 1 pkt — wniosek wskazujący na hamowanie strefy odcinającej przez auksyny.
- 6.2. 1 pkt — ograniczenie transpiracji (szparkowej) w warunkach obniżonej dostępności wody w glebie.
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
Auksyny w rolnictwie i ogrodnictwie:
- Syntetyczne auksyny w dużych dawkach (np. 2,4-D) działają jako herbicydy selektywne — niszczą rośliny dwuliścienne, a mniej szkodzą zbożom.
- Ukorzeniacze (np. IBA, NAA) — ułatwiają ukorzenianie się sadzonek.
- Hamowanie opadania owoców — opryski auksynowe w sadach.
- Owoce beznasienne (partenokarpia) — auksyny mogą pobudzać rozwój owocu bez zapłodnienia.
Kolory jesieni — rozkład chlorofilu odsłania karotenoidy (żółte, pomarańczowe), a u części gatunków powstają też antocyjany (czerwone, fioletowe).
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „fizjologia roślin, auksyny, IAA, abscysja liścia, zrzucanie liści, adaptacja zimowa” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl