Детрит

Чтобы узнать о других значениях, см. Детрит (значения) .

Лошадиные фекалии и солома представляют собой детрит и используются в качестве навоза .

В биологии в детрит ( / d ɪ ˈ t r aɪ t ə s / или / d ɛ ˈ t r ɪ t ə s / ) представляет собой мертвый органический материал виде частиц , в отличие от растворенного органического материала . Детрит обычно включает тела или фрагменты тел мертвых организмов и фекалии . Детрит обычно содержит сообщества микроорганизмов , которые колонизируют и разлагают его (т. е. реминерализуют ). В наземных экосистемах он присутствует в виде опавших листьев и других органических веществ, смешанных с почвой , которые называются « почвенными органическими веществами ». Детрит водных экосистем — органические вещества, взвешенные в воде и накапливающиеся в отложениях на дне водоема ; когда это дно представляет собой морское дно , такие отложения называются « морским снегом ».

Теория

Шишки и листва Sequoiadendron giganteum (гигантская секвойя), листва сахарной сосны и белой пихты, а также другой растительный опад составляют слой пыли , который покрывает землю рощи Марипоса в национальном парке Йосемити , США .

Трупы погибших растений или животных, материал, полученный из тканей животных (например, линька кожи), фекалии постепенно теряют форму вследствие физических процессов и действия разложителей , в том числе травоядных, бактерий и грибов . Разложение , процесс разложения органического вещества , происходит в несколько этапов. Микро- и макроорганизмы, которые питаются им, быстро потребляют и поглощают такие материалы, как белки , липиды и сахара с низкой молекулярной массой , в то время как другие соединения, такие как сложные углеводы, разлагаются медленнее. Разлагающие микроорганизмы разлагают органические материалы, чтобы получить ресурсы, необходимые для их выживания и размножения. Соответственно, одновременно с разложением микроорганизмами материалов мертвых растений и животных происходит ассимиляция ими разложившихся соединений для построения большей части своей биомассы (т. е. для выращивания собственных тел). Когда микроорганизмы умирают, образуются мелкие органические частицы, и если мелкие животные, питающиеся микроорганизмами, поедают эти частицы, они собираются в кишечнике потребителей и преобразуют форму в большие шарики навоза. В результате этого процесса большая часть материалов погибших организмов исчезает и не видна и не распознаваема ни в каком виде, а присутствует в виде сочетания мелких органических частиц и организмов, использовавших их в качестве питательные вещества . Эта комбинация является детритом.

В наземных экосистемах детрит откладывается на поверхности земли, принимая такие формы, как гуминовая почва под слоем опавших листьев. В водных экосистемах большая часть детрита находится во взвешенном состоянии в воде и постепенно оседает. В частности, множество различных типов материала собираются вместе течениями, и большая часть материала оседает в медленно текущих областях.

Большое количество детрита используется как источник питания животных . В частности, многие донные животные ( бентос ), обитающие в илистых отмелях таким образом питаются . В частности, поскольку экскременты представляют собой материалы, которые не нужны другим животным, какую бы энергетическую ценность они ни имели, они часто являются несбалансированными источниками питательных веществ и сами по себе не подходят в качестве источника питания. Однако существует множество микроорганизмов , которые размножаются в естественной среде. Эти микроорганизмы не просто поглощают питательные вещества из этих частиц, но и формируют свои тела так, чтобы они могли брать недостающие им ресурсы из окружающей их среды, и это позволяет им использовать экскременты в качестве источника питательных веществ. С практической точки зрения наиболее важными составляющими детрита являются сложные углеводы , которые являются стойкими (трудно расщепляемыми), а микроорганизмы, которые размножаются с их помощью, поглощают углерод из детрита, а такие материалы, как азот и фосфор, из воды в их среде обитания. синтезировать компоненты собственных клеток.

Имеет место характерный тип пищевой цепи, называемый детритным циклом, в котором участвуют детритофаги ( детритофаги ), детрит и микроорганизмы, которые на нем размножаются. Например, на илистых отмелях обитает множество одностворчатых моллюсков , питающихся детритом. Когда эти детритофаги захватывают детрит с размножающимися на нем микроорганизмами, они в основном расщепляют и поглощают микроорганизмы, богатые белками, а детрит, представляющий собой в основном сложные углеводы, выделяют, почти не расщепив его. Поначалу этот помет является плохим источником питания, и моллюски не обращают на него внимания, но через несколько дней на нем снова начинают размножаться микроорганизмы, его питательный баланс улучшается, и они снова его поедают. Благодаря этому процессу многократного поедания детрита и сбора из него микроорганизмов, детрит истончается, разрушается и микроорганизмам становится легче его использовать, поэтому сложные углеводы также постепенно расщепляются и со временем исчезают.

То, что осталось от детритофагов, затем далее расщепляется и перерабатывается разрушителями , такими как бактерии и грибы .

Этот цикл детрита играет большую роль в так называемом процессе очистки, в ходе которого органические материалы, переносимые реками, расщепляются и исчезают, а также играет чрезвычайно важную роль в воспроизводстве и росте морских ресурсов . В экосистемах на суше гораздо больше необходимого материала расщепляется в виде мертвого материала, проходящего через цепочку детрита, чем расщепляется при поедании животными в живом состоянии. Как в наземных, так и в водных экосистемах роль детрита слишком велика, чтобы ее можно было игнорировать.

Водные экосистемы

В отличие от наземных экосистем, мертвые материалы и экскременты в водных экосистемах обычно переносятся потоком воды; более мелкие частицы имеют тенденцию переноситься дальше или находиться во взвешенном состоянии дольше. В пресноводных водоемах органический материал растений может образовывать ил, известный как мульм или гумус на дне . Этот материал, иногда называемый нерастворенным органическим углеродом, распадается на растворенный органический углерод и может связываться с ионами тяжелых металлов посредством хелатирования . Он также может распадаться на окрашенные растворенные органические вещества, такие как танин , особая форма дубильной кислоты . В соленых водоемах органический материал разлагается и образует морской снег . Этот пример детрита обычно состоит из органических материалов, таких как мертвый фитопланктон и зоопланктон , внешние стенки диатомей и кокколитофоров, омертвевшая кожа и чешуя рыб, а также фекальные шарики. Этот материал будет медленно опускаться на морское дно, где в некоторых районах он составляет большую часть отложений. После оседания материал не только будет способствовать образованию отложений, но и поможет питать различные виды detritivore — организмы, питающиеся детритом, такие как кольчатые черви и морские огурцы, и это лишь некоторые из них. Точный состав этого детрита варьируется в зависимости от местоположения и времени года, поскольку он очень тесно связан с первичным производством .

Наземные экосистемы

Детрит встречается в различных наземных средах обитания, включая леса, чапараль и луга. В лесах в детрите обычно преобладают листья, ветки и бактерии, что измеряется преобладанием биомассы. Эта растительная подстилка обеспечивает важное укрытие для защиты рассады, а также укрытие для различных членистоногих и рептилий. и земноводные. Некоторые личинки насекомых питаются детритом. Грибки и бактерии продолжают процесс разложения. после того, как травоядные потребляли более крупные элементы органических материалов, а вытаптывание животных способствовало механическому разрушению органических веществ. На более поздних стадиях разложения мезофильные микроорганизмы разлагают остаточный детрит, выделяя тепло за счет экзотермических процессов; такое выделение тепла связано с хорошо известным явлением повышенной температуры компостирования .

Потребители

В воде чрезвычайно большое количество детритофагов . Ведь большое количество материала переносится водными течениями. Даже если организм остается в фиксированном положении, пока у него есть система фильтрации воды, он сможет получить достаточно пищи, чтобы выжить. Многие неподвижные организмы выживают таким образом, используя развитые жабры или щупальца для фильтрации воды, необходимой для приема пищи. Этот процесс известен как фильтрующее питание .

Другой, более широко используемый метод кормления, который также включает в себя фильтрующее кормление, представляет собой систему, при которой организм выделяет слизь, чтобы собрать комки детрита, а затем переносит их в рот с помощью участка ресничек . Это называется кормлением слизью .

Многие организмы, в том числе морские слизни и змеиные морские звезды, подбирают осевший на водном дне детрит. Двустворчатые моллюски, обитающие внутри водного дна, не просто всасывают воду через свои трубки, но и вытягивают их, чтобы ловить детрит на поверхности дна.

Продюсеры

Напротив, с точки зрения организмов, использующих фотосинтез, таких как растения и планктон , детрит снижает прозрачность воды и мешает этому процессу. Учитывая, что этим организмам для фотосинтеза также требуется запас питательных солей , другими словами удобрений , их отношения с детритом являются сложными.

В наземных экосистемах продукты жизнедеятельности растений и животных собираются преимущественно на земле (или на поверхности деревьев), а по мере разложения растения снабжаются удобрениями в виде неорганических солей. В водных экосистемах на водном дне скапливается относительно мало отходов, поэтому более важную роль играет процесс разложения в воде. Исследование уровня неорганических солей в морских экосистемах показывает, что, если нет особенно большого запаса, их количество увеличивается от зимы к весне, но обычно летом оно крайне низкое. Таким образом, количество присутствующих морских водорослей достигает пика в начале лета, а затем снижается. Предполагается, что такие организмы, как растения, быстро растут в теплые периоды, и поэтому количества неорганических солей недостаточно для удовлетворения спроса. Другими словами, зимой растительноподобные организмы неактивны и собирают удобрения, но если температура несколько повысится, они израсходуют их за очень короткий период.

Не совсем верно, что их продуктивность падает в самые теплые периоды. Такие организмы, как динофлагелляты, обладают подвижностью, способностью поглощать твердую пищу и способностью к фотосинтезу. Этот тип микроорганизмов может поглощать такие вещества, как детрит, для роста, не дожидаясь, пока он превратится в удобрение.

Аквариумы

В последние годы слово «детрит» стало употребляться и по отношению к аквариумам (слово «аквариум» — общий термин для обозначения любой установки для содержания водных животных).

Когда в аквариуме содержатся такие животные, как рыбы, такие вещества, как экскременты, слизь и отмершая кожа, отбрасываемые во время линьки, производятся животными и, естественно, образуют детрит, который постоянно расщепляется микроорганизмами.

В современных аквариумах с морскими обитателями часто используется берлинский метод , в котором используется устройство, называемое протеиновым скиммером , которое производит пузырьки воздуха, к которым прилипает детрит, и вытесняет его за пределы аквариума до того, как он разложится, а также высокопористый тип природного камня, называемый живая порода , на которой обитает много бентоса и бактерий (часто используется мертвый в течение некоторого времени герматип), вызывающий деттритопитающий бентос и микроорганизмы, подвергающиеся детритному циклу. Система Монако , в которой в резервуаре создается анаэробный слой для денитрификации органических соединений в резервуаре, а также других соединений азота, чтобы процесс разложения продолжался до стадии образования воды, углекислого газа и азота. также был реализован.

Первоначально системы фильтрации в резервуарах для воды часто работали, как следует из названия, используя физический фильтр для удаления посторонних веществ из воды. После этого стандартным методом поддержания качества воды стало преобразование аммония или нитратов в экскременты, обладающие высокой степенью нейротоксичности , но сочетание детритофагов , детрита и микроорганизмов теперь вывело аквариумную технологию на еще более высокий уровень. .

См. также

• Биофакт (биология)
• Грубые древесные остатки
• Органический материал
• Почвенная пищевая сеть

Источники

• Бернард К. Паттен (1975) Системный анализ и моделирование в экологии , Academic Press, 607 страниц ISBN   0-12-547203-X
• К. Майкл Хоган (2008) «Ящерица западного забора ( Sceloporus occidentalis )», Globaltwitcher, изд. Никлас Стромберг [1]
• Дэвид Автор Гримальди и Майкл С. Автор (2005) Энгелеволюция насекомых , Cambridge University Press ISBN   0-521-82149-5
• Часть этой статьи была переведена с аналогичной статьи в японоязычной Википедии , как это было на 1 сентября 2006 года.