{"id":"biologia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/6","paper_id":"biologia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"6","points":2,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 6.\nLiście jabłoni, podobnie jak innych drzew liściastych klimatu umiarkowanego, rozwijają się\nz pąków na wiosnę i są zrzucane dopiero jesienią. Naturalny proces zrzucania liści polega\nna rozwoju strefy odcinającej u podstawy ogonka liściowego.\nAuksyny są hormonami roślinnymi produkowanymi m.in. przez wierzchołek wzrostu pędu\noraz przez młode liście.\nPostawiono następującą hipotezę: Rozwój strefy odcinającej liści jabłoni jest hamowany\nprzez auksyny wytwarzane w młodych liściach.\nNa poniższym rysunku przedstawiono przebieg doświadczenia przeprowadzonego w celu\nweryfikacji tej hipotezy. W doświadczeniu wykorzystano roczne pędy jabłoni z usuniętym\nwierzchołkiem wzrostu oraz naturalną auksynę - kwas indolilooctowy (IAA).\nNa podstawie: W.K. Purves i in., Life. The Science of Biology, Sunderland 2001;\nH. Fišerová i in., The Effect of Quercetine on Leaf Abscission of Apple Tree […],\n„Plant, Soil and Environment” 52(12), 2006.","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **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 zamarznięta → woda w stanie stałym (lód) → **niedostępna** dla korzeni. - Roślina nie może **uzupełniać** wody pobieranej przez transpirację. **Rola liści — główne miejsce transpiracji**: - Liście to **najważniejszy organ utraty wody** w roślinie (transpiracja przez aparaty szparkowe + naskórek). - Średnio ~95% pobranej wody jest utracone przez transpirację z liści. - Liście mają **dużą powierzchnię** → ogromne pole parowania. **Skutek zrzucania liści**: - **Drastyczne zmniejszenie powierzchni transpiracji** → roślina **przestaje tracić wodę** w okresie, gdy nie może jej uzupełnić. - Roślina przechodzi w **stan dormancji zimowej** (anabioza, brak fotosyntezy, niski metabolizm). - Wodę przechowuje w **łodydze + korzeniach + pączkach** (chronione przed mrozem łuskami pączkowymi). - Wiosną z pączków rosną nowe liście → wznowienie fotosyntezy + transpiracji. **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).\n\nStrony arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz pojęciowy — auksyny\n\nElement | Funkcja\nIAA (kwas indolilooctowy) | Najważniejsza naturalna auksyna\nMiejsce produkcji | Wierzchołek pędu, młode liście, młode owoce\nTransport | Polarny (od wierzchołka do podstawy), przez błony za pomocą transporterów PIN i AUX\nFunkcje | Wzrost wydłużeniowy, dominacja apikalna, fototropizm, hamowanie abscysji, rozwój owoców\n\nMechanizm: jak auksyny hamują abscysję?\n\nMłody liść produkuje IAA → transport bazypetalny do ogonka i dalej w pęd.\n\nIAA hamuje wytwarzanie etylenu w strefie odcinającej. Etylen = hormon wywołujący abscysję (rozkład pektyn ścian komórkowych w strefie odcinającej).\n\nStarzejący się liść (jesień): zmniejszona produkcja IAA + zwiększona wrażliwość na etylen → strefa odcinająca uaktywnia się.\n\nStrefa odcinająca: pas komórek u podstawy ogonka. Komórki produkują celulazy + pektynazy → trawią ściany komórkowe → ogonek odpada od pędu.\n\nPowstaje blizna liściowa zabezpieczona suberyną i ksyloproteiną → ochrona przed mrozem i patogenami.\n\nMechanizm: adaptacja zimowa (6.2)\n\nDlaczego nie zrzucać liści zimą = śmierć?:\n\nWoda zamarznięta w glebie → korzenie NIE pobierają wody. Drzewo praktycznie w stanie suszy.\n\nTranspiracja z liści nie ustaje całkowicie nawet w niskich T. Aparaty szparkowe + naskórek = utrata wody.\n\nBilans wody ujemny: utrata > pobieranie → odwodnienie → liście usychają → drzewo umiera od suszy fizjologicznej.\n\nRozwiązanie ewolucyjne: zrzucanie liści = drastyczna redukcja powierzchni transpiracji. Drzewo pozostaje z gałęziami + pączkami (mała powierzchnia, woskowate łuski → niska transpiracja).\n\nDodatkowe korzyści:\n- Liście są wrażliwe na mróz (woda wewnątrzkomórkowa zamarza → kryształki lodu uszkadzają błony i organelle).\n- Liście z lodem byłyby też ciężkie → łamałyby gałęzie.\n\nIglaki vs liściaste — strategie zimowe\n\nCecha | Drzewa liściaste (jabłoń, dąb) | Drzewa iglaste (sosna, świerk)\nZrzucanie liści | Tak, jesienią | Nie (z wyj. modrzewia)\nLiście | Duże, miękkie, cienka kutikula | Małe igły, gruba kutikula\nTranspiracja zimą | Zerowa (brak liści) | Niska (adaptacje igieł)\nFotosynteza zimą | Brak | Niska (przy słońcu + lekkim mrozie)\nKlimat | Umiarkowany, ciepły | Borealne, alpejskie\n\nPunktacja CKE\n\n- 6.1. 1 pkt — wniosek wskazujący na hamowanie strefy odcinającej przez auksyny.\n- 6.2. 1 pkt — dwa elementy: niedostępność wody zimą + transpiracja z liści.\n- Suma: 2 pkt.\n\nPo co to umieć\n\nAuksyny w rolnictwie i ogrodnictwie:\n- Syntetyczne auksyny (2,4-D, NAA, IBA) = herbicydy selektywne (działa na rośliny dwuliścienne, nie zboża). 2,4-D = składnik \"Agent Orange\" wojennej.\n- Stymulatory korzenienia (IBA w sprayu) — pomaga roślinom kiełkować + przy sadzeniu sadzonek.\n- Hamowanie opadania owoców — opryski auksynowe w sadach jabłonowych.\n- Wytwarzanie owoców bezpestkowych (parthenocarpic fruits) — auksyny stymulują rozwój owocu bez zapłodnienia.\n\nEwolucja drzew liściastych:\n- ~100 mln lat temu (kreda) — radiacja okrytonasiennych.\n- Liściaste rozprzestrzeniły się głównie w klimacie umiarkowanym (cztery pory roku).\n- W tropikach drzewa nie zrzucają liści (lub zrzucają w porze suchej, nie zimnej).\n- W tundrze: brak drzew (zbyt krótkie lato + permafrost).\n\nKolory jesieni (jabłonie, klony, dęby) — degradacja chlorofilu odsłania karotenoidy (żółte, pomarańczowe) + biosynteza antocyjanów (czerwone, fioletowe). Antocyjany chronią starzejący się liść przed UV + chłodem → pozwalają transportować ostatnie substancje odżywcze z liścia do pędu przed zrzuceniem.\n\nPielgrzymi liście (Japonia \"hanami\" → \"momijigari\") — kulturowe zjawisko: tysiące turystów podróżuje obserwować jesień w lasach klonu japońskiego. Biologia + kultura.\n\nTypowy błąd: 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**: 1. Woda zimą jest **niedostępna** (zamarznięta gleba). 2. Liście są **głównym miejscem utraty wody** (transpiracji). Bez liści = bez transpiracji = roślina przetrwa do wiosny. Pułapka 6.2 — odpowiedź \"żeby liście nie zamarzły\". To **uboczny** efekt, nie kluczowy. Klucz: **gospodarka wodna** + **dostępność wody**.","image":"img/biologia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-6.webp","solution_image":null,"topics":"fizjologia roślin, auksyny, IAA, abscysja liścia, zrzucanie liści, adaptacja zimowa","page_from":12,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 6.<br>Liście jabłoni, podobnie jak innych drzew liściastych klimatu umiarkowanego, rozwijają się<br>z pąków na wiosnę i są zrzucane dopiero jesienią. Naturalny proces zrzucania liści polega<br>na rozwoju strefy odcinającej u podstawy ogonka liściowego.<br>Auksyny są hormonami roślinnymi produkowanymi m.in. przez wierzchołek wzrostu pędu<br>oraz przez młode liście.<br>Postawiono następującą hipotezę: Rozwój strefy odcinającej liści jabłoni jest hamowany<br>przez auksyny wytwarzane w młodych liściach.<br>Na poniższym rysunku przedstawiono przebieg doświadczenia przeprowadzonego w celu<br>weryfikacji tej hipotezy. W doświadczeniu wykorzystano roczne pędy jabłoni z usuniętym<br>wierzchołkiem wzrostu oraz naturalną auksynę - kwas indolilooctowy (IAA).<br>Na podstawie: W.K. Purves i in., Life. The Science of Biology, Sunderland 2001;<br>H. Fišerová i in., The Effect of Quercetine on Leaf Abscission of Apple Tree […],<br>„Plant, Soil and Environment” 52(12), 2006.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>6.1.</strong> <strong>Wniosek</strong>: auksyny produkowane przez młode liście <strong>hamują rozwój strefy odcinającej</strong> liści jabłoni. <strong>Uzasadnienie z eksperymentu</strong>: - Próba I: brak liścia = brak źródła auksyn → strefa odcinająca się rozwija → opadanie ogonka. - Próba II: brak liścia, ale <strong>dodano IAA</strong> (sztuczne źródło auksyn) → strefa odcinająca <strong>nie rozwija się</strong> → ogonek nie opada. - <strong>Wniosek</strong>: efekt prób różni się <strong>tylko</strong> obecnością auksyn. Auksyny <strong>HAMUJĄ</strong> rozwój strefy odcinającej (utrzymują liść przyłączony). <strong>W naturze</strong>: gdy liść jest młody i fotosyntetyzuje, produkuje auksyny → strefa odcinająca <strong>nie powstaje</strong> → liść trzyma się gałęzi. Gdy liść starzeje się (jesień), produkcja auksyn maleje → strefa odcinająca się rozwija → <strong>liść opada</strong>. <strong>6.2.</strong> <strong>Adaptacja zrzucania liści przed zimą</strong>: <strong>Problem zimowy — niedostępność wody</strong>: - Zimą gleba zamarznięta → woda w stanie stałym (lód) → <strong>niedostępna</strong> dla korzeni. - Roślina nie może <strong>uzupełniać</strong> wody pobieranej przez transpirację. <strong>Rola liści — główne miejsce transpiracji</strong>: - Liście to <strong>najważniejszy organ utraty wody</strong> w roślinie (transpiracja przez aparaty szparkowe + naskórek). - Średnio ~95% pobranej wody jest utracone przez transpirację z liści. - Liście mają <strong>dużą powierzchnię</strong> → ogromne pole parowania. <strong>Skutek zrzucania liści</strong>: - <strong>Drastyczne zmniejszenie powierzchni transpiracji</strong> → roślina <strong>przestaje tracić wodę</strong> w okresie, gdy nie może jej uzupełnić. - Roślina przechodzi w <strong>stan dormancji zimowej</strong> (anabioza, brak fotosyntezy, niski metabolizm). - Wodę przechowuje w <strong>łodydze + korzeniach + pączkach</strong> (chronione przed mrozem łuskami pączkowymi). - Wiosną z pączków rosną nowe liście → wznowienie fotosyntezy + transpiracji. <strong>Drzewa iglaste</strong> (sosna, jodła, świerk) zachowują liście (igły) całą zimę, ale igły mają <strong>adaptacje</strong> zmniejszające transpirację: gruba kutykuła woskowa, zagłębione aparaty szparkowe, mała powierzchnia. Zrzucanie liści to <strong>klasyczna strategia adaptacyjna</strong> drzew liściastych klimatu umiarkowanego — <strong>kompromis</strong> między letnią efektywnością (duże liście fotosyntetyczne) a zimowym przetrwaniem (oszczędność wody).</p>\n<p>Strony arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz pojęciowy — auksyny</p>\n<p>Element | Funkcja<br>IAA (kwas indolilooctowy) | Najważniejsza naturalna auksyna<br>Miejsce produkcji | Wierzchołek pędu, młode liście, młode owoce<br>Transport | Polarny (od wierzchołka do podstawy), przez błony za pomocą transporterów PIN i AUX<br>Funkcje | Wzrost wydłużeniowy, dominacja apikalna, fototropizm, hamowanie abscysji, rozwój owoców</p>\n<p>Mechanizm: jak auksyny hamują abscysję?</p>\n<p>Młody liść produkuje IAA → transport bazypetalny do ogonka i dalej w pęd.</p>\n<p>IAA hamuje wytwarzanie etylenu w strefie odcinającej. Etylen = hormon wywołujący abscysję (rozkład pektyn ścian komórkowych w strefie odcinającej).</p>\n<p>Starzejący się liść (jesień): zmniejszona produkcja IAA + zwiększona wrażliwość na etylen → strefa odcinająca uaktywnia się.</p>\n<p>Strefa odcinająca: pas komórek u podstawy ogonka. Komórki produkują celulazy + pektynazy → trawią ściany komórkowe → ogonek odpada od pędu.</p>\n<p>Powstaje blizna liściowa zabezpieczona suberyną i ksyloproteiną → ochrona przed mrozem i patogenami.</p>\n<p>Mechanizm: adaptacja zimowa (6.2)</p>\n<p>Dlaczego nie zrzucać liści zimą = śmierć?:</p>\n<p>Woda zamarznięta w glebie → korzenie NIE pobierają wody. Drzewo praktycznie w stanie suszy.</p>\n<p>Transpiracja z liści nie ustaje całkowicie nawet w niskich T. Aparaty szparkowe + naskórek = utrata wody.</p>\n<p>Bilans wody ujemny: utrata &gt; pobieranie → odwodnienie → liście usychają → drzewo umiera od suszy fizjologicznej.</p>\n<p>Rozwiązanie ewolucyjne: zrzucanie liści = drastyczna redukcja powierzchni transpiracji. Drzewo pozostaje z gałęziami + pączkami (mała powierzchnia, woskowate łuski → niska transpiracja).</p>\n<p>Dodatkowe korzyści:</p>\n<ul><li>Liście są wrażliwe na mróz (woda wewnątrzkomórkowa zamarza → kryształki lodu uszkadzają błony i organelle).</li><li>Liście z lodem byłyby też ciężkie → łamałyby gałęzie.</li></ul>\n<p>Iglaki vs liściaste — strategie zimowe</p>\n<p>Cecha | Drzewa liściaste (jabłoń, dąb) | Drzewa iglaste (sosna, świerk)<br>Zrzucanie liści | Tak, jesienią | Nie (z wyj. modrzewia)<br>Liście | Duże, miękkie, cienka kutikula | Małe igły, gruba kutikula<br>Transpiracja zimą | Zerowa (brak liści) | Niska (adaptacje igieł)<br>Fotosynteza zimą | Brak | Niska (przy słońcu + lekkim mrozie)<br>Klimat | Umiarkowany, ciepły | Borealne, alpejskie</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>6.1. 1 pkt — wniosek wskazujący na hamowanie strefy odcinającej przez auksyny.</li><li>6.2. 1 pkt — dwa elementy: niedostępność wody zimą + transpiracja z liści.</li><li>Suma: 2 pkt.</li></ul>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Auksyny w rolnictwie i ogrodnictwie:</p>\n<ul><li>Syntetyczne auksyny (2,4-D, NAA, IBA) = herbicydy selektywne (działa na rośliny dwuliścienne, nie zboża). 2,4-D = składnik &quot;Agent Orange&quot; wojennej.</li><li>Stymulatory korzenienia (IBA w sprayu) — pomaga roślinom kiełkować + przy sadzeniu sadzonek.</li><li>Hamowanie opadania owoców — opryski auksynowe w sadach jabłonowych.</li><li>Wytwarzanie owoców bezpestkowych (parthenocarpic fruits) — auksyny stymulują rozwój owocu bez zapłodnienia.</li></ul>\n<p>Ewolucja drzew liściastych:</p>\n<ul><li>~100 mln lat temu (kreda) — radiacja okrytonasiennych.</li><li>Liściaste rozprzestrzeniły się głównie w klimacie umiarkowanym (cztery pory roku).</li><li>W tropikach drzewa nie zrzucają liści (lub zrzucają w porze suchej, nie zimnej).</li><li>W tundrze: brak drzew (zbyt krótkie lato + permafrost).</li></ul>\n<p>Kolory jesieni (jabłonie, klony, dęby) — degradacja chlorofilu odsłania karotenoidy (żółte, pomarańczowe) + biosynteza antocyjanów (czerwone, fioletowe). Antocyjany chronią starzejący się liść przed UV + chłodem → pozwalają transportować ostatnie substancje odżywcze z liścia do pędu przed zrzuceniem.</p>\n<p>Pielgrzymi liście (Japonia &quot;hanami&quot; → &quot;momijigari&quot;) — kulturowe zjawisko: tysiące turystów podróżuje obserwować jesień w lasach klonu japońskiego. Biologia + kultura.</p>\n<p>Typowy błąd: Pułapka 6.1 — wniosek &quot;auksyny powodują opadanie&quot;. <strong>Odwrotnie</strong> — auksyny <strong>hamują</strong> opadanie. Klucz: w obecności IAA strefa się NIE rozwija = liść NIE opada → IAA = czynnik <strong>podtrzymujący</strong>. Pułapka 6.2 — wskazanie tylko &quot;oszczędności wody&quot; bez kontekstu. Klucz: <strong>dwa elementy</strong>: 1. Woda zimą jest <strong>niedostępna</strong> (zamarznięta gleba). 2. Liście są <strong>głównym miejscem utraty wody</strong> (transpiracji). Bez liści = bez transpiracji = roślina przetrwa do wiosny. Pułapka 6.2 — odpowiedź &quot;żeby liście nie zamarzły&quot;. To <strong>uboczny</strong> efekt, nie kluczowy. Klucz: <strong>gospodarka wodna</strong> + <strong>dostępność wody</strong>.</p>"}]}