Как называются продукты гниения остатков растений и животных

Обновлено: 03.07.2024

Задумывались ли вы, куда деваются тонны растительного опада с деревьев, кустарников, травы? И что случилось бы, если все это оставалось целостным (нетронутым)? Скорее всего, Земля покрылась бы многометровым слоем соломы, листьев, веток и стволов деревьев, погибших животных и т. п. Ответ на этот вопрос кроется в титаническом труде огромного войска редуцентов-сапрофитов!

Сапрофиты – гетеротрофные организмы, использующие в качестве источников питания вещества из неживых (отмерших) тканей в противоположность микробам-паразитам, способным жить за счет продуктов обмена в тканях живых организмов.

САПРОФИТЫ В ПОЧВЕ

К сапрофитам принято относить грибы и микроорганизмы. В почве в большом количестве обитают простейшие одноклеточные организмы. Сферой их жизни служат заполненные водой промежутки между почвенными частицами. Они вносят колоссальную лепту в разложение органического вещества.

Сапрофитные микроорганизмы и грибы составляют группу редуцентов. Они необходимы для разложения веществ и круговорота элементов в природе.

Сапрофиты секретируют ферменты в органическое вещество, так что переваривание происходит вне организма. Образующиеся при этом растворимые продукты всасываются и усваиваются (ассимилируются) уже внутри тела сапрофита.

Из микроорганизмов в почве широко представлены бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и простейшие. Наибольшее количество микроорганизмов встречается в верхних ее слоях, где сосредоточивается основная масса органического вещества и корней живых растений.

Бактерии – наиболее распространенный вид почвенных микроорганизмов. По способу питания они делятся на автотрофные, усваивающие углерод из углекислого газа, и гетеротрофные, использующие углерод органических соединений.Различают микроорганизмы аэробные и анаэробные. Аэробные – это организмы, которые в процессе жизнедеятельности потребляют кислород; анаэробы живут и развиваются в безкислородной среде. Необходимую для жизнедеятельности энергию они получают в результате сопряженных окислительно-восстановительных реакций. На реакции разложения и синтеза, происходящие в почве, влияют различные ферменты, вырабатываемые микроорганизмами.

Бактерии-аэробы окисляют различные органические вещества в почве, в том числе осуществляют процесс аммонификации – разложения азотистых органических веществ до аммиака, окисление клетчатки, лигнина и пр.

Разложение органических остатков гетеротрофными анаэробными бактериями называется процессом брожения (брожение углеводов, пектиновых веществ и др.). Наряду с брожением, в анаэробных условиях происходит денитрификация – восстановление нитратов до молекулярного азота, что может привести к значительным потерям азота в почвах с плохой аэрацией.

Грибы – аэробные организмы, они хорошо развиваются при кислой реакции среды, разлагают углеводы, лигнин, клетчатку, жиры, белки и другие соединения. Тонкие нити их грибниц – гифы пронизывают почву. Они также участвуют в разложении органических соединений. Кроме того, гифы выполняют важную функцию, поглощая и используя для синтеза гумусовых соединений аммиак и другие летучие вещества, образующиеся в результате жизнедеятельности бактерий. Таким образом, грибы предотвращают потерю почвой азота – этого важнейшего элемента питания. Грибы участвуют также в разложении почвенных минералов, высвобождая из них элементы питания растений, в том числе фосфор.

Корни растений живут в тесном содружестве (симбиозе) с почвенными грибами, образующими из своих тел своеобразную оболочку вокруг корней – корневую микоризу. Микориза питается выделениями корней. Эти выделения содержат органические соединения, синтезирующиеся в листьях растений, – органические кислоты, сахара, аминокислоты. А для корней растений микориза полезна тем, что снабжает их доступными элементами минерального питания, высвобождающимися из минеральной части почвы в результате ее жизнедеятельности.

Другая группа микроорганизмов – актиномицеты – родственна и бактериям, и грибам. Они выполняют важную функцию расщепления сложных, не поддающихся бактериям соединений (лигнин, пектин, целлюлоза) в растительных остатках. Именно их присутствием определяется свежий земляной запах здоровой, плодородной почвы.

Кроме того, растительный мир представлен в почве водорослями. Они живут главным образом в верхних слоях почвы, куда проникает свет и где они могут синтезировать, как и все растения, органические вещества из углекислого газа воздуха. Водоросли вносят довольно существенный вклад в обогащение почвы органическим веществом, их продукция за год может достигать 1,5 т/га.

К крупным сапрофитам можно отнести некоторых насекомых (жуки-кожееды, навозники, личинки ряда насекомых), некоторых ракообразных (особенно донные бокоплавы, речные раки – водные сапрофиты участвуют в биологической очистке вод), птиц (грифы, врановые).

Многочисленные более или менее крупные почвенные животные – черви, жуки, личинки жуков, многоножки, мокрицы и т. д. – измельчают и поедают растительные остатки.

Ярким представителем этой группы сапрофитов можно считать дождевого червя! Не полностью сгнившую либо свежую листву черви затаскивают в свои норы, средняя глубина которых составляет около 8 см, и уже там поедают ее.

К частичным сапрофитам относятся также многие хищники и всеядные животные.

В процессе разложения соломы в почве образуются кислоты, которые ингибируют рост растений. Фитотоксичный эффект также проявляется в задержке роста корней и хлорозе

Поступающее в почвы свежее органическое вещество представлено, преимущественно, остатками и корневыми выделениями растений, а также мертвой биомассой животных и микроорганизмов. Отмершая материя накапливается на поверхности почвы, что приводит к образованию лесной подстилки, или степного войлока. В толщу самой почвы поступают корневые остатки и корневые выделения.

Таким, образом, процессы превращения свежего органического вещества локализуются, главным образом, на поверхности почвы и в зоне ризосферы.

Превращение отмершей биомассы – многоступенчатый биологический процесс, при котором происходит не только разложение, но и синтез сложных органических соединений.

Большая часть элементов питания в почве находится не в почвенном растворе, а в связанном состоянии на почвенных частицах или входит в состав гумуса, минералов и становится доступной растениям только в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов

Все эти процессы протекают в нетронутой, целинной почве! Если ее поверхность нарушается – сразу изменяется состав микрофлоры и, как следствие, изменяются процессы, протекающие в ней.

КОНКУРЕНЦИЯ ЗА ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ

Рассмотрим пример, когда пожнивные остатки после уборки урожая заделали в почву. В этом случае деструктуризация соломы начинается, как только происходит ее контакт с грунтом. Солому немедленно атакуют грибы и микроорганизмы. Часто после этой операции последующая культура плохо себя чувствует, замедляется ее рост, заметны следы стресса у растений. Почему это происходит?

Микроорганизмам для роста необходимы карбонаты (CO₃), они используют солому как источник углерода и энергии. Это значит, что микроорганизмы разрушают солому, уменьшая ее фактическую массу. В процессе разложения соломы в почве образуются продукты разложения – ванилиновая, кумаровая и бензойная кислоты, которые заметно ингибируют рост растений.

Фитотоксичный эффект продуктов разложения соломы проявляется в задержке роста корней, нарушении обмена веществ, хлорозе. Кроме фенольных соединений, образуется ряд органических кислот: муравьиная, уксусная, молочная, масляная, щавелевая, янтарная, валериановая и др., также вредных для развития корневых систем растений.

Большое значение в устранении депрессивного эффекта соломы на растения имеет азот. Так называемая азоткомпенасация (внесение азотных удобрений на поле, где остались растительные остатки после уборки предшественника) позволяет значительно уменьшить или исключить депрессивное влияние вытяжки из соломы. Наиболее пригодны для этого аммиачная селитра, КАС, сульфат аммония.

Детоксикация свежей соломы происходит за счет стимуляции азотом микробиологического компонента почвы. При этом условия разложения соломы в почве играют главную роль в характере накопления продуктов разложения органического вещества.

Фитотоксичные соединения, образовавшиеся в аэробных условиях, могут быстрее усваиваться микроорганизмами, быть связанными органическими или минеральными коллоидами либо нейтрализоваться другими соединениями в процессах гумификации.

В анаэробных условиях токсические вещества сохраняются более длительное время, особенно при невысоких температурах и недостатке азота (в холодное время года).

В теории в почву надо вносить в виде удобрений столько питательных веществ, сколько необходимо для создания растениями урожая определенной величины. Но на практике, если внести эти удобрения в живую почву, то под действием микроорганизмов они подвергнутся таким изменениям, что их влияние на урожай будет сильно отличаться от расчетного

Минеральные вещества, содержащиеся в соломе, также влияют на ход процессов разложения, поскольку потребность микроорганизмов в минеральных веществах подобна потребности в них высших растений. Как правило, для нормального разложения содержание минеральных веществ в растительных остатках достаточное, а потому они, в отличие от азота, вряд ли могут лимитировать этот процесс.
Что касается фосфора, то при соотношении 150–200:1 возможно беспрепятственное разложение растительных остатков, поэтому при содержании в них 0,2–0,3% этого элемента можно не опасаться биологического связывания фосфора почвы.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ

В целом различают следующие процессы, протекающие одновременно и взаимосвязано, в результате которых из горной породы образуется новое самостоятельное природное тело – почва:

1) разложение минералов горных пород и образование новых минералов, а также элементов зольного питания растений в доступных формах;

2) создание органического вещества (на поверхности породы и в ее верхних слоях), его разложение, синтез новых органоминеральных соединений в процессе гумификации и их разрушение, аккумуляция и освобождение элементов зольного и азотного питания;

3) взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием органоминеральных соединений разной степени подвижности;

4) перемещение и осаждение в почвенной толще различных продуктов почвообразования – минеральных, органических и органоминеральных;

5) поступление влаги в почву и ее возврат в атмосферу (транспирация и испарение);

6) поглощение лучистой энергии солнца почвой, ее нагревание и излучение энергии, сопровождаемое охлаждением, и другие.

Большая часть перечисленных процессов протекает при участии живых организмов – растений и микроорганизмов. Корни высших растений проникают в породу на значительную глубину, охватывают большой объем породы, извлекая из ее толщи элементы зольной пищи (фосфор, калий, серу и др.) и азот (его присутствие в породе связано с биохимической деятельностью микроорганизмов).

Зеленые растения обладают избирательной поглотительной способностью. Сущность ее заключается в том, что корни растений усваивают химические элементы из почвенного раствора с минимальным содержанием наиболее важных для организмов веществ в присутствии больших количеств остальных соединений. Корни растений как бы переносят элементы питания из нижних горизонтов породы в верхние. Используя углекислый газ воздуха, воду, зольные элементы, азот, энергию солнца, растения синтезируют органическое вещество.

Часто анализ доступных растениям элементов питания в плодородной почве показывает очень низкое их содержание. Судя по анализам, растения должны бы испытывать сильное голодание. Однако дело в том, что на плодородных почвах элементы питания находятся не в почвенном растворе, а в связанном состоянии на почвенных частицах или входят в состав гумуса, минералов и становятся доступными растениям только в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

Этим объясняется также, почему часто не оправдывают себя точно рассчитанные нормы внесения удобрений. В теории в почву надо вносить в виде минеральных удобрений ровно столько питательных веществ, сколько потребляют их растения для создания урожая определенной величины. Но эти расчетные нормы оправдывают себя только на безжизненных искусственных субстратах, которые служат лишь опорой для корней растений!

Если же внести эти удобрения в живую почву, то под действием микроорганизмов они подвергнутся таким изменениям, что их влияние на урожай будет очень далеким от расчетного.

Наряду с созданием (синтезом) органического вещества происходит его разрушение (под воздействием микроорганизмов) с образованием новых минеральных соединений, доступных для следующих поколений растений. Таким образом, между растениями и почвообразующими породами, а затем и почвами возникает круговорот зольных элементов и азота. В результате его действия в верхнем слое почвы происходит постепенное накопление элементов минерального и азотного питания растений – одного из факторов плодородия.

В основе почвообразовательного процесса лежит малый биологический круговорот веществ. Органические остатки, которые накапливаются после отмирания растений на поверхности породы или в ее верхних слоях, минерализуются не полностью, часть их в процессе гумификации превращается в гумус, который содержит все элементы питания. Накопление гумуса в верхних слоях и взаимодействие гумусовых веществ с минеральной частью породы приводят к образованию почвы. Гумус содержится только в почвах, в почвообразующих породах его нет.

Таким образом, сущность почвообразовательного процесса заключается в создании (синтезе) органического вещества и его разрушении, а также во взаимодействии минеральной части породы и почвы с продуктами разложения органических остатков и гумусовыми веществами.

Расположите перечисленные ниже гор в порядке увеличения абсолютной высоты их высочайших 2) большой водораздельный хребет 3) гималаи вершин начиная с гор наименьшей высоты 1) кордильеры

В школе "Олимпис" Илья выполнял тест. Мальчику нужно установить соответствие между материком и рекой, протекающей по нему.

Посчитайте, какой будет длина шоссе между двумя городами на карте с масштабом 1:20 000 000, если на карте с масштабом 1:5 000 000 она составляет 9 см: А-22,5 см Б-45 см В-4,5 см Г-2,25 см

Бактерии обитают везде: на земле и на воде, под землей и под водой, в воздушной среде, в телах других созданий природы. Так, к примеру, в организме здорового взрослого представителя рода людского обитает свыше 10 тысяч видов микроорганизмов, а общая их масса составляет от 1 до 3 процентов всего веса человека. Часть микроскопических созданий в качестве питания используют органику. Среди них значимое место занимают бактерии гниения. Они разрушают останки мертвых тел животных и растений, питаясь данной материей.

Естественный процесс

Разложение органики является естественным процессом и к тому же обязательным, словно бы четко запланированным самой природой. Без гниения невозможен был бы круговорот веществ на Земле. И в любом случае признаки разложения означают появление новой жизни, зарождающейся вначале. Бактерии гниения здесь – важные персоны! Среди всего богатства органических форм жизни именно они отвечают за этот трудоемкий и незаменимый процесс.

Что такое гниение

Суть в том, что сложнейшая по своему составу материя распадается на более простые элементы. Современное представление ученых об этом процессе, превращающем органические соединения в неорганические, можно описать следующими действиями:

Бактерии гниения обладают метаболизмом, что разрывает химическим путем связи молекул органики, содержащих азот. Процесс питания происходит в форме захвата молекул белка и аминокислот.
Ферменты, что выработаны микроорганизмами, в процессе расщепления высвобождают аммиак, амины, сероводород из молекул белка.
Продукты, поступающие в организм бактерии гниения, используются для получения энергии.

Высвобождая аммиак

Круговорот азота – важная составляющая жизни на Земле. А микроорганизмы, в нем участвующие, – одна из самых многочисленных групп. В природных экосистемах они играют основную восстанавливающую роль в минерализации почвы. Отсюда и название – редуцент (что означает "восстанавливающий"). Здесь широко представлены бактерии разложения и гниения аммонифицирующие, то есть способные высвобождать азот из мертвой органики. Это неспорообразующие энтеробактерии, бациллы, спорообразующие клостридии.

Сенная палочка

Bacillus subtilis – одна из самых распространенных и изученных исследователями бактерий. Живет в почве, в основном осуществляет дыхание при помощи кислорода. Состав тела – одна безъядерная клетка. Это довольно крупный микроорганизм, изображение которого можно получить при помощи простого увеличения. Для питания сенная палочка вырабатывает протеазы – ферменты катализации, которые пребывают на внешней оболочке ее клетки. С помощью ферментов бактерия разрушает структуру молекулы белка (пептидную связку аминокислот), тем самым высвобождается аминогруппа. Как правило, этот процесс происходит в несколько этапов и приводит к синтезу энергии в клетке (АТФ). Разложение, вызванное бактериями (гниение), сопровождается образованием токсичных соединений, вредных для человека.

Что это за вещества

В первую очередь это конечные продукты: аммиак и сероводород. Также при неполной минерализации образуются:

соединения ароматического характера (скатол, индол);
при гниении аминокислот, содержащих серу, образуются тиолы, диметилсульфоксид.

Вообще-то, в рамках, контролируемых иммунитетом, процесс разложения – часть пищеварительного процесса для многих животных и для человека. Он происходит, как правило, в толстом кишечнике, и бактерии, вызывающие гниение, играют в нем первостепенную роль. Но в больших масштабах отравление продуктами гниения может привести к плачевным результатам. Человек нуждается в срочной медицинской помощи, промывании кишечника и восстанавливающей микрофлору терапии. К тому же накопление в организме аммиака может инициироваться некоторыми видами бактерий, в том числе и кишечной палочкой. В результате в некоторых тканях накапливается аммиак. Но при нормальном функционировании всех систем он связывается до мочевины и затем выводится из организма человека.

Сапротрофы

Бактерии гниения относят к сапротрофам, наряду с бактериями брожения. И те и другие расщепляют органические соединения – азотсодержащие и углеродсодержащие соответственно. В обоих случаях высвобождается энергия, используемая для питания и жизнеобеспечения микроорганизмов. Без бактерий брожения (к примеру, кисломолочных) человечество не получило бы таких важнейших продуктов питания, как кефир или сыр. Также широко они нашли применение в кулинарии и виноделии.

Но сапротрофные бактерии гниения могут вызывать и порчу продуктов. Данный процесс, как правило, сопровождается обширным выделением углекислот, аммиака, энергии, ядовитых для человека веществ, а также нагреванием субстрата (иногда до самовоспламенения). Поэтому люди научились создавать условия, при которых бактерии гниения утрачивают способность к размножению или просто погибают. К таким предохраняющим продукты мерам можно отнести стерилизацию и пастеризацию, благодаря которым консервация может сохраняться относительно долгое время. Утрачивают свои свойства бактерии и при заморозке продукта. А в древности, когда еще не были известны современные способы, от порчи патогенной микрофлорой продукты предохраняли при помощи высушивания, соления, засахаривания, так как в соленой и сахарной среде микроорганизмы прекращают свою жизнедеятельность, а при сушке удаляется большая часть воды, нужной для размножения бактерий.

Бактерии гниения: значение микроорганизмов в биосфере

Роль бактерий такого рода для всего живого на Земле трудно переоценить. В биосфере, благодаря их аммонифицирующей жизнедеятельности, постоянно идет процесс разложения умерших животных и растений с последующей их минерализацией. Образовавшиеся в результате этого простые вещества и соединения неорганического характера, среди которых углекислый газ, аммиак, сероводород и другие, участвуют в круговороте веществ, служат питанием для растений, замыкают переход энергии от одного представителя флоры и фауны Земли к другому, предоставляя возможность зарождения новой жизни.

Высвобождение азота недоступно для высших растений, и без участия бактерий гниения они не смогли бы полноценно питаться и развиваться.

Бактерии гниения напрямую участвуют в почвообразовательных процессах, разлагая отмершую органику на составные части. Это их свойство играет незаменимую роль в сельском хозяйстве и других видах деятельности человека.

Наконец, без упомянутой жизнедеятельности микроорганизмов поверхность Земли, включая водные пространства, была бы усеяна не разложившимися трупами животных и растений, а их за время существования планеты умерло немалое количество!

Гниением называется процесс разложения сложных содержащих азот соединений (преимущественно белков) под действием гнилостных микроорганизмов. При гниении выделяется большое количество газообразного аммиака, поэтому этот процесс называют также аммонификацией. Аммиак и другие образующиеся при гниении продукты являются источником неприятного для человека запаха, выделяющегося при гниении. Многие выделяющиеся при гниении вещества токсичны для людей, об этом и предупреждает запах.
Гниение является одним из важнейших процессов, обеспечивающих круговорот веществ в природе . В результате гниения органические вещества, в которых происходит этот процесс, преобразуются в неорганические, которые вновь могут быть использованы растениями.

Даже в организме живых существ происходят контролируемые их иммунитетом процессы гниения, в результате которых преобразуется потребляемая ими пища. Гниение в кишечнике происходит под действием бактерий, называемых симбиотиками. Продукты гниения в организме обезвреживаются в печени, а затем выводятся почками.

Гниение является окислительным процессом, поэтому для него необходимо наличие кислорода. При свободном доступе воздуха гниение происходит до конца, а весь углерод, содержащийся в органических соединениях, выделяется в виде углекислого газа.

В результате бактерий, обеспечивающих гниение, портятся продукты питания. В них тоже начинают выделяться вредные для человека вещества, именно поэтому продукты можно хранить лишь в течение определённого срока. Различные вещества в большей или меньшей степени подвержены гниению и сроки хранения для них также разные.

Чтобы предотвратить порчу продуктов, необходимо снизить активность гнилостных бактерий. Некоторые бактерии погибают при высокой температуре и от них можно избавиться при помощи кипячения, копчения или другой термической обработки. Другие не выносят низких температур или существенно замедляют своё действие, поэтому продукты питания дольше сохраняются при низких температурах.

Некоторые гнилостные бактерии даже нашли своё применение в деятельности человека. Препараты, получаемые из таких микроорганизмов, применяют, например, при выделке шкур животных, химическая чистка одежды.

Читайте также: