m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MBIP-R0-100-2405 • Otwarte krótkie • 3 pkt • Trudność: ★★★★☆

Zadanie 21

Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony

Wymaganie:

XVII. Ekologia. 3. Ekologia ekosystemu. Ochrona i gospodarka ekosystemami. Zdający: 2) przedstawia skutki konkurencji […] międzygatunkowej. IX. Różnorodność roślin. 2. Gospodarka wodna i odżywianie mineralne roślin. Zdający: 3) wykazuje wpływ czynników zewnętrznych (temperatura, światło, wilgotność, ruchy powietrza) na bilans wodny roślin; planuje […] doświadczenie określające wpływ czynników zewnętrznych na intensywność transpiracji.

Treść zadania

Zadanie 21.

Oddziaływania międzygatunkowe u roślin mogą mieć charakter antagonistyczny, np. gdy w suchym środowisku występuje konkurencja korzeni o wodę, lub nieantagonistyczny – polegający na wzajemnym wspomaganiu wzrostu.

Aby określić wpływ wzajemnego oddziaływania roślin jednorocznych i krzewów Ambrosia dumosa, przygotowano na pustyni następujące poletka doświadczalne:

  • próba A – usunięto rośliny jednoroczne, a pozostawiono krzewy A. dumosa
  • próba B – pozostawiono rośliny jednoroczne oraz krzewy A. dumosa
  • próba C – pozostawiono rośliny jednoroczne, a usunięto krzewy A. dumosa.

Na ilustracjach w arkuszu CKE przedstawiono próby A, B i C – krzewy A. dumosa z roślinami jednorocznymi lub bez nich, oraz same rośliny jednoroczne na poletku C.

Rośliny jednoroczne w obecności krzewów charakteryzowały się większym przyrostem biomasy, natomiast przyrost biomasy krzewów w obecności roślin zielnych był ograniczony.

Na podstawie: C.J. Krebs, Ecology: The Experimental Analysis of Distribution and Abundance, Harlow 2014.

Zadanie 21.1. (0–2)

Uzupełnij tabelę – wpisz w puste komórki oznaczenia literowe tych prób, które należy porównać, aby zweryfikować poniższe hipotezy.

Weryfikowana hipoteza Oznaczenia literowe prób, które należy porównać
Obecność na tym samym obszarze krzewów A. dumosa skutkuje zwiększeniem przyrostu biomasy roślin jednorocznych.
Obecność na tym samym obszarze roślin jednorocznych skutkuje ograniczeniem przyrostu biomasy krzewów A. dumosa.

Zadanie 21.2. (0–1)

Wyjaśnij, w jaki sposób rzucanie cienia przez krzewy A. dumosa wpływa pozytywnie na przyrost biomasy roślin jednorocznych w warunkach suszy. W odpowiedzi uwzględnij bilans wodny roślin.

Ilustracje poletek doświadczalnych A, B i C: krzew Ambrosia dumosa bez roślin jednorocznych, krzew z roślinami jednorocznymi oraz same rośliny jednoroczne.
Na podstawie: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405 Oryginalny PDF CKE, str. 26

Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

21.1.

# Hipoteza Próby do porównania
1 Obecność krzewów zwiększa biomasę jednorocznych B i C
2 Obecność jednorocznych ogranicza biomasę krzewów A i B

Uzasadnienia:

  1. B i C — obie próby zawierają rośliny jednoroczne, ale różnią się obecnością krzewów: B z krzewami, C bez. Porównanie biomasy jednorocznych między B i C ujawni wpływ krzewów.
  2. A i B — obie próby zawierają krzewy A. dumosa, ale różnią się obecnością jednorocznych: A bez jednorocznych, B z jednorocznymi. Porównanie biomasy krzewów między A i B ujawni wpływ jednorocznych.

Reguła eksperymentu kontrolowanego: aby ocenić wpływ czynnika X na zmienną Y, porównuje się dwie próby różniące się TYLKO obecnością X.

21.2. Pozytywny wpływ rzucania cienia w warunkach suszy:

  • Cień obniża temperaturę powietrza i gleby pod krzewem → zmniejsza intensywność parowania wody z gleby + zmniejsza intensywność transpiracji (utraty wody przez liście roślin).
  • Mniejsza transpiracja = mniejsza utrata wody przez rośliny jednoroczne → korzystny bilans wodny (więcej wody dostępnej do procesów życiowych).
  • Wilgotniejsza gleba pod krzewem → łatwiejsze pobieranie wody przez korzenie roślin jednorocznych.
  • Rośliny jednoroczne z lepszym dostępem do wody mogą:
    • Otwierać aparaty szparkowe (CO₂ wchodzi do liścia → fotosynteza).
    • Prowadzić intensywniejszą fotosyntezę → więcej cukrów → większy przyrost biomasy.

W warunkach suszy bez cienia: rośliny jednoroczne zamykałyby aparaty szparkowe (oszczędność wody), co hamuje fotosyntezę → mniejsza biomasa.

Bilans wodny: wodę pobraną z gleby przez korzenie minus utracona transpiracją. Cień przesuwa bilans w stronę dodatnią (więcej zatrzymanej wody).

Zasady oceniania wymagają mechanizmu (ograniczenie parowania wody z liści lub podłoża → większa dostępność wody lub CO₂) ORAZ skutku (intensywniejsza fotosynteza → większy przyrost biomasy). Nie uznaje się odpowiedzi bez odniesienia do fotosyntezy.

Typowy błąd / pułapka

Pułapka 21.1 — porównanie nie tych prób. Klucz: porównujemy próby różniące się TYLKO jednym czynnikiem:

  • Hip. 1 (krzewy → jednoroczne): wspólny element = jednoroczne, różnica = obecność krzewów → B vs C.
  • Hip. 2 (jednoroczne → krzewy): wspólny element = krzewy, różnica = obecność jednorocznych → A vs B.

Pułapka 21.2 — odpowiedź "cień jest dobry". Klucz: konkretny mechanizm = obniżenie T → spadek transpiracji → lepszy bilans wodny → rośliny mogą fotosyntetyzować.

Pułapka 21.2 — pominięcie aparatów szparkowych. Klucz: w suszy rośliny zamykają szparki = ograniczają pobieranie CO₂ i fotosyntezę. Cień pozwala je otwierać = fotosynteza trwa = biomasa rośnie.

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 21 - Ambrosia dumosa, eksperyment próby A/B/C
Strona 26 arkusza CKE 2024 PR biologia - zadanie 21 (doświadczenie: krzewy i rośliny jednoroczne). Na podstawie: CKE 2024 / C.J. Krebs, Ecology Oryginalny PDF CKE, str. 26

Klucz pojęciowy — oddziaływania międzygatunkowe

TypSkutek dla gat. ASkutek dla gat. BPrzykład
Mutualizm++Mikoryza, korale + zooxantelle
Komensalizm+0Ptaki zjadające resztki z dużych zwierząt
Pasożytnictwo+-Tasiemiec, kleszcz
Konkurencja--Np. konkurencja korzeni o wodę w suchym środowisku (przykład z tekstu zadania)
Drapieżnictwo+-Lis - zając

A. dumosa + jednoroczne — według tekstu zadania:

  • rośliny jednoroczne w obecności krzewów mają większy przyrost biomasy (korzyść, m.in. dzięki cieniowi — zob. 21.2);
  • krzewy w obecności roślin zielnych mają ograniczony przyrost biomasy (strata). To więc nie jest mutualizm — korzyść odnosi tylko jedna strona.

Klucz pojęciowy — bilans wodny rośliny

Bilans wodny = pobieranie - utrata

PobieranieUtrata
Pobieranie wody z gleby przez korzenieTranspiracja — głównie przez aparaty szparkowe, w mniejszym stopniu przez kutykulę
Gutacja — wydzielanie kropli wody (niewielki udział)

Bilans dodatni = roślina pobiera co najmniej tyle wody, ile traci → może utrzymywać otwarte szparki → fotosynteza. Bilans ujemny = roślina traci więcej niż pobiera → zamyka szparki → fotosynteza ograniczona → mniejszy przyrost biomasy.

Mechanizm: eksperyment kontrolowany (21.1)

Zasada: porównujemy próby, które różnią się tylko jednym czynnikiem (kontrolowana zmienna), aby ocenić jego efekt.

Hipoteza 1: krzewy → jednoroczne

Pytanie: czy krzewy zwiększają biomasę jednorocznych?

Tabela trzech prób:

PróbaJednoroczneKrzewyCo mierzymy
ANIETAK(nie zawiera jednorocznych — bezwartościowa dla hipotezy 1)
BTAKTAKBiomasa jednorocznych Z krzewami
CTAKNIEBiomasa jednorocznych BEZ krzewów

→ Porównanie B vs C (różnią się tylko obecnością krzewów).

Hipoteza 2: jednoroczne → krzewy

Pytanie: czy jednoroczne ograniczają biomasę krzewów?

Tabela:

PróbaKrzewyJednoroczneCo mierzymy
ATAKNIEBiomasa krzewów BEZ jednorocznych
BTAKTAKBiomasa krzewów Z jednorocznymi
CNIETAK(nie zawiera krzewów — bezwartościowa dla hip. 2)

→ Porównanie A vs B (różnią się tylko obecnością jednorocznych).

Mechanizm: cień + bilans wodny (21.2)

Słońce na pustyni = silne nasłonecznienie → wysoka temperatura powietrza i gleby.

Bez cienia: gleba szybko paruje wodę + rośliny intensywnie transpirują (tracą wodę przez liście).

Sucha gleba + intensywna transpiracja = bilans ujemny → rośliny zamykają aparaty szparkowe (oszczędność wody).

Zamknięte szparki = ograniczony dopływ CO₂ = słabsza fotosynteza = mniejszy przyrost biomasy.

Z cieniem krzewów: temperatura gleby i powietrza pod krzewem jest niższa → parowanie + transpiracja zmniejszone → wilgotniejsza gleba + mniejsza utrata przez liście.

Bilans wodny dodatni → rośliny jednoroczne mogą otwierać aparaty szparkowe → CO₂ wchodzi → fotosynteza → glukoza + cukry → przyrost biomasy.

Zjawisko “nurse plant” w ekologii pustyń

Rośliny-opiekunki („nurse plants”) — w trudnych warunkach (np. na pustyni) krzewy i drzewa mogą ułatwiać wzrost innych roślin w swoim cieniu:

  • niższa temperatura → mniejsza transpiracja i mniejsze parowanie z gleby;
  • mikroklimat sprzyjający kiełkowaniu.

Przykład: siewki kaktusa saguaro (Carnegiea gigantea) rozwijają się zwykle w cieniu innych roślin, np. krzewów i drzew z rodzaju Parkinsonia (palo verde) lub Prosopis (mesquite).

Punktacja CKE

  • 21.1. 2 pkt — obie hipotezy poprawnie powiązane z próbami (B-C i A-B). 1 pkt za 1/2 poprawne.
  • 21.2. 1 pkt — pełny łańcuch przyczynowo-skutkowy z bilansem wodnym.
  • Suma: 3 pkt.

Po co to umieć

Eksperyment kontrolowany to fundament metody naukowej:

  • Grupa eksperymentalna vs kontrolna (placebo, sham, brak interwencji).
  • Tylko jeden czynnik zmieniany (zmienna niezależna).
  • Wszystkie pozostałe warunki jednakowe w obu próbach.

Inne przykłady oddziaływań między organizmami:

  • korale + zooxantelle (mutualizm) — bielenie raf to utrata zooxantelli, m.in. przy podwyższonej temperaturze wody;
  • bakterie brodawkowe (Rhizobium) + rośliny bobowate — wiązanie azotu atmosferycznego;
  • mikoryza — grzyb ułatwia roślinie pobieranie wody i soli mineralnych (m.in. fosforu).

Ambrosia dumosa — krzew pustyń południowo-zachodniej części Ameryki Północnej (m.in. Mojave i Sonora).

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „ekologia, mutualizm, eksperyment kontrolowany, fizjologia roślin, susza, bilans wodny, Ambrosia dumosa” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl