Сапротрофы и их роль в биогеоценозе
Как мы отмечали, наряду с растениями и животными, благодаря которым создается первичная и соответственно вторичная продукция, чрезвычайно важная роль в биогеоценозе и биологическом круговороте принадлежит разнообразным организмам, относящимся к числу сапротрофов. Они питаются детритом, т. е. продуктами разложения мертвых организмов, и обеспечивают минерализацию этих веществ. Помимо биологической деструкции сапротрофные организмы участвуют и в других процессах, жизненно важных для растений, животных и биогеоценоза в целом.
К числу сапротрофов прежде всего относятся разнообразные микроорганизмы, главным образом грибы (в том числе плесени), гетеротрофные спорообразующие и неспорообразующие бактерии, актиномицеты, водоросли, почвенные простейшие (амебы, инфузории, бесцветные жгутиковые). Во многих экосистемах особенно важны биоредукторы из числа животных-сапрофагов, причем не только упомянутых микроскопических, но и макроскопических (например, дождевые черви).
Следует также иметь в виду, что для разложения мертвых органических веществ немалое значение имеет жизнедеятельность ряда позвоночных животных, хотя они отнюдь не принадлежат к сапрофагам. Таким образом, в биологической редукции участвуют не только отдельные группы организмов, но вся их совокупность, или, как ее называют, «биота».
Наконец, нельзя забывать, что процесс разложения и минерализации, хотя и носит биогенный характер, однако зависит и от абиотических условий, поскольку последние создают среду для деятельности организмов-редуцентов.
Сапрофиты в основном концентрируются в почве. Количество обитающих в ней микроорганизмов чрезвычайно велико. В 1 г подзолистой почвы в Московской области насчитывается 1,2—1,5 млн экз. бактерий, а в зоне ризосферы, т. е. прикорневой зоне растений — до 1 млрд экз. Численность грибов и актиномицетов составляет сотни тысяч и миллионы особей. Биомасса грибов, актиномицетов и водорослей в поверхностном горизонте почвы может достигать 2—3 т/га, а биомасса бактерий — 5—7 т/га. Эти цифры говорят сами за себя.
Количество животных-сапрофагов, конечно, несравненно меньше, чем микроорганизмов, но тоже весьма внушительно, особенно в сопоставлении с общей зоомассой. Например, в лесостепной дубраве и луговой степи Курской области сапрофаги составляют по весу соответственно 94,6% и 93,0% общей биомассы животного населения упомянутых биогеоценозов (таблица 9). Среди них абсолютно преобладают почвенные беспозвоночные и в первую очередь дождевые черви, на чью долю приходится 80—90% суммарной зоомассы и около 94% биомассы обитателей почв.
| Трофические группы | Дубрава | Степь | ||
| кг/га | % | кг/га | % | |
| Сапрофаги | 978,0 | 94,6 | 931 | 93,0 |
| Фитофаги | 45,1 | 4,3 | 62,2 | 6,2 |
| Хищники, паразиты | 11,0 | 1,1 | 7,0 | 0,8 |
| Итого: | 1034,1 | 100 | 1000,2 | 100 |
По справедливому заключению специалистов животные-сапрофаги играют очень существенную роль в функционировании блока экосистемы «растение — почва».
Участвуя в минерализации растительного опада, сапрофаги способствуют вовлечению в биологический круговорот различных органических соединений и химических элементов, что обеспечивает очередной цикл продуцирования органического вещества.
Биоценотическая роль данной группы животных не ограничивается функцией биоредукторов. Они, особенно дождевые черви, имеют большое значение для образования и трансформации почв и, наконец, представляют важный кормовой ресурс для многих позвоночных животных — крота, землероек, кабана, барсука, вальдшнепа, дроздов и других зверей и птиц. Добывая дождевых червей и прочих почвенных беспозвоночных, они ворошат лесную подстилку, копаются в земле и тем способствуют механическому разрушению растительного опада и последующей его минерализации.
Для этого процесса немаловажное значение имеет большое количество экскрементов, извергаемых всеми животными. Здесь дело не ограничивается обогащением почвы органическими веществами. Весьма важно, что экскременты становятся субстратом для развития огромной массы микроорганизмов и мелких членистоногих биоредуцентов, которые, в свою очередь, тоже извергают множество экскрементов. Известны почвы, полностью состоящие из экскрементов многоножек Glomeris, отличающихся необычайной прожорливостью. Подсчитано, что одна из многоножек (каемчатая клубовидка) на лугах поедает всю гниющую растительную массу, которую здесь ежегодно образуют растения.
Количество бактерий особенно возрастает в ризосфере. Оно превышает количество микробов в окружающей почве в сотни и даже в тысячи раз. Численность бактерий и их видовой состав сильно изменяются в зависимости от видов растений и химизма их корневых выделений, не говоря о почвенно-климатических условиях.
Химической спецификой корневых выделений высших растений обусловлены связи, существующие между определенными видами растений и грибов-микоризообразователей, вроде подберезовика, образующего микоризу на корнях березы, или подосиновика, органически связанного с осиной. Микоризные грибы чрезвычайно полезны для высших растений, поскольку снабжают их азотом, минеральными и органическими веществами. Весьма важную положительную роль в жизни высших растений играют свободноживущие и клубеньковые бактерии-азотфиксаторы, связывающие атмосферный азот и делающие его доступным для высших растений. Вместе с тем, в составе почвенной микофлоры имеется немало вредных видов, продуцирующих токсичные вещества, которые подавляют рост и развитие растений.
Ни один из видов сапротрофов не способен полностью осуществить разложение мертвого тела. Но в природе насчитывается большое число видов микроорганизмов-редуцентов. Роль их в процессе разложения различна и во многих наземных сообществах они функционально сменяют друг друга, пока не наступит полная минерализация мертвой органической субстанции. Так, в разложении растительных остатков последовательно участвуют: плесневые грибы и неспорообразующие бактерии → спорообразующие бактерии → целлюлозные миксобактерии → актиномицеты. Среди них одни микроорганизмы постоянно разлагают мертвые существа до уровня низкомолекулярных органических веществ, которые они, будучи сапрофитами, используют сами. Другие биоредуценты преобразуют мертвые ткани в минеральные вещества, чьи химические соединения доступны для усвоения зелеными растениями. Бактерии, по-видимому, играют главную роль в разложении мягких тканей животных, а грибы важнее для разрушения древесины. При этом различные части растений и животных разрушаются с неодинаковой скоростью.
В результате использования разными видами организмов разлагающихся тканей растений и животных возникает своеобразная трофическая система — «детритный тип» потока энергии, в котором происходит накопление и разложение мертвого вещества. Детритные цепи питания весьма широко распространены в биосфере. Обычно они функционируют бок о бок с цепями питания «пастбищного типа», начинающимися с зеленых растений и фитофагов. Тем не менее и в этих случаях в биоценозе преобладает тот или иной из упомянутых типов, в частности им может быть детритный. Так, по некоторым подсчетам, в биотическом сообществе морского мелководья лишь около 30% всей энергии проходит через детритные цепи, тогда как в экосистеме леса со значительной фитомассой и сравнительно небольшой зоомассой через этого рода цепи проходит до 90% потока энергии. В некоторых специфических экосистемах (например, в глубинах океана и под землей), где из-за отсутствия света существование хлорофиллоносных растений невозможно, вообще все цепи питания начинаются с потребителей детрита.
В большинстве детритных пищевых цепей наблюдается хорошо взаимно согласованное функционирование обеих групп сапротрофов; животные-сапрофаги своей деятельностью, направленной на расчленение мертвых растений и животных, создают условия для интенсивной «работы» сапрофитов — бактерий, грибов и тр.
В этом сложном, взаимосвязанном процессе надо специально подчеркнуть важную роль животных, тем более что она явно недооценивалась многими учеными, которые ограничивались соответствующими подсчетами, касающимися только дождевых червей и некоторых других беспозвоночных. Между тем результаты последних исследований продемонстрировали весьма существенное значение для образования и разложения детрита деятельности млекопитающих, в частности мышевидных грызунов. В колониях обыкновенных полевок (рис. 124) в Центрально-Черноземном заповеднике остатки огрызенных трав сохнут и минерализуются быстрее, чем растения, постепенно отмирающие на корню. Полевки удобряют почву своими трупами и выделениями и тем способствуют развитию микроорганизмов. Их экскременты почти целиком минерализуются в течение, первых двух лет. В колониях полевок возникает особый микроклимат, что сказывается на интенсивности биотических процессов и скорости абиогенной минерализации растительного опада, что особенно ощутимо в степных биогеоценозах, поскольку там деструкционные процессы контролируются главным образом климатическими факторами. В конечном счете, деятельность полевок приводит к резкому нарушению баланса накопления и минерализации опада, так что в течение лета и осени разрушение мертвых остатков преобладает над их накоплением.
Рис. 124. Обыкновенная полевка. Фото
Чрезвычайно важным проявлением воздействия сапротрофов-биоредуцентов на органические остатки надо признать те процессы, которые происходят в почве и влекут за собой ее обогащение питательными веществами.
-
- Анатомический атлас
- Физиология человека
- Детские болезни
- Йога
- Правильное питание
- Как похудеть
- ЛФК (лечебная физкультура)
- Лучшие курорты мира
- Лечение народными средствами
- Лекарственные растения
- Проктология
- Психиатрия
- Алкоголизм
- Курение
- Спортивная медицина
- Судебная медицина
Источник
5. Бактерии гниения, брожения, азотфиксирующие
Роль бактерий в природе невозможно переоценить. Благодаря сапротрофным бактериям в почве поддерживается необходимое для жизни растений количество минеральных веществ. Бактерии являются обязательным звеном круговорота веществ в природе. В почве находится огромное количество бактерий разных видов.
Важное значение в круговороте веществ имеют бактерии гниения. Они питаются остатками растений и животных, очищая землю и превращая отмершие части живых организмов в перегной (важную часть почвы).
В почве живут также бактерии брожения. Эта группа бактерий разлагает перегной до минеральных веществ, необходимых растениям.
Бактерии гниения могут попадать на продукты питания и портить их. Для защиты от этих бактерий используют холодильники и морозильники, так как при низких температурах размножение бактерий сильно замедляется и продукты хранятся долго.
Для предотвращения нежелательного размножения бактерий, люди придумали разные способы хранения продуктов: сушку, соление, маринование, засахаривание, копчение, консервирование. Все эти способы создают неблагоприятные условия для жизни бактерий. Так, при солении в продукты добавляют большое количество поваренной соли, которая не даёт бактериям размножаться.
Бактерии могут вызывать гниение недостаточно высушенного сена. Известны такие виды бактерий, которые способны разрушить рыболовные сети. Существуют бактерии, которые наносят вред ценным книгам и рукописям. Помогает защитить книги от порчи окуривание сернистым газом.
Бактерии могут приносить пользу. Так, некоторые бактерии брожения вызывают скисание молока и соков. Из молока под их действием образуется простокваша, а из соков — уксус.
Чтобы молоко не прокисло, его стерилизуют, т. е. подвергают обработке для уничтожения бактерий. Соки и другие продукты консервируют и хранят в плотно закупоренной посуде, предохраняющей от попадания бактерий.
Одним из продуктов жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молочная кислота. Это вещество затормаживает размножение бактерий гниения. Такое свойство молочнокислых бактерий человек научился использовать для получения кисломолочных продуктов (кефира, йогуртов, сметаны и др.), при квашении и солении овощей. Молочнокислые бактерии помогают заготавливать на корм скоту сочные части растений — из них получают силос.
Есть полезные бактерии брожения и в нашем организме. Так, кишечная палочка живёт в толстом кишечнике и помогает переваривать пищу.
В почве живут также азотфиксирующие бактерии . Их главное отличие от других видов почвенных бактерий заключается в способности поглощать из воздуха азот.
Некоторые из этих бактерий поселяются в корнях гороха, клевера, фасоли и других бобовых растений и вызывают образование клубеньков. Такие бактерии называют клубеньковыми .
Эти бактерии получают от растений органические вещества и минеральные соли. Растения же используют азотные соединения, которые выделяют бактерии. Бактерии и растения оказываются полезными друг другу. Такое взаимовыгодное совместное проживание разных организмов называют симбиозом . В переводе с греческого это слово обозначает «совместная жизнь».
Бобовые растения часто используют вместо азотных удобрений, так как благодаря симбиозу с бактериями они обогащают почву соединениями азота.
Источник