Өлі органикалық бөлшектер – детрит. Биологиядағы маңызды ұғым, организмдердің қалдықтары, микроорганизмдердің әрекеті, топырақ және су экожүйелеріндегі ролі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өлі бөлшекті органикалық материал
Dead particulate organic material
Биологияда, детрит (/d//ɪ/'/t//r//aɪ//t//ə//s/) немесе (/d//ɛ/'/t//r//ɪ//t//ə//s/) – еріген органикалық материалдан ерекшеленетін өлі бөлшекті органикалық материал. Детрит әдетте өлі организмдердің денелері немесе денелерінің бөліктері мен нәжіс материалды қамтиды. Детритке әдетте оны қоныстандырып, ыдырататын (яғни, қайта минералдайтын) микроорганизмдердің қоғамдастығы тән. Құрлықтағы экожүйелерде ол жапырақ тіндіктері және топырақпен араласқан басқа да органикалық заттар түрінде кездеседі, бұл "топырақтағы органикалық заттар" деп аталады. Су экожүйелерінің детриті – судағы тоғысқан және су қоймасының түбінде жиналатын органикалық заттар; егер бұл түбі теңіз түбі болса, мұндай жиынтық "теңіз қарсы" деп аталады.
In biology, detritus (/d//ᵻ/'/t//r//aɪ//t//ə//s/) or (/d//ɛ/'/t//r//ɪ//t//ə//s/) is dead particulate organic material, as distinguished from dissolved organic material. Detritus typically includes the bodies or fragments of bodies of dead organisms, and fecal material. Detritus typically hosts communities of microorganisms that colonize and decompose (i. e., remineralize) it. In terrestrial ecosystems it is present as leaf litter and other organic matter that is intermixed with soil, which is denominated "soil organic matter". The detritus of aquatic ecosystems is organic substances that is suspended in the water and accumulates in depositions on the floor of the body of water; when this floor is a seabed, such a deposition is denominated "marine snow".
Теория
Өлі өсімдіктер мен жануарлардың денелері, жануарлар тіндерінен алынған материалдар (мысалы, түлеген тері) және нәжіс заттар физикалық процестер мен шірушілердің – жайылымдардың, бактериялардың және саңырауқұлақтардың әсерінен біртіндеп пішінін жоғалтады. Органикалық заттардың ыдырау процесі бірнеше кезеңнен тұрады. Одан қоректенетін микро және макроорганизмдер молекулалық салмағы төмен ақуыздар, липидтер және қанттар сияқты материалдарды жылдам тұтынады және сіңіреді, ал күрделі көмірсулар сияқты басқа қосылыстар баяу ыдырайды. Ыдыратушы микроорганизмдер өз тіршілігі мен көбеюі үшін қажетті ресурстарды алу үшін органикалық материалдарды ыдыратады. Сәйкесінше, микроорганизмдердің өлі өсімдіктер мен жануарлардың материалдарын ыдыратумен бірге, ыдыраған қосылыстарды сіңіріп, биомассасын (яғни денелерін) өсіреді. Микроорганизмдер өлгенде ұсақ органикалық бөлшектер пайда болады, ал оларды жейтін шағын жануарлар бұл бөлшектерді жесе, олар тұтынушылардың ішегінде жиналады және үлкен саздықтарға айналады. Бұл процестің нәтижесінде өлі организмдердің көптеген материалдары жоғалып, ешқандай түрінде көрінбейді және танылмайды, бірақ олар ұсақ органикалық бөлшектер мен оларды қоректік заттар ретінде пайдаланған организмдер түрінде сақталады. Бұл комбинация – детрит. Құрлықтағы экожүйелерде детрит жер бетінде жиналады, құлаған жапырақтардың астындағы гумусты топырақ сияқты нысандар түзеді. Су экожүйелерінде детриттің көп бөлігі суда қалып, біртіндеп шөгіп түседі. Әсіресе, әртүрлі материалдар ағыстармен жиналады, ал көптеген материалдар баяу ағатын жерлерде тұнады. Детрит жануарлар үшін маңызды қоректік көз болып табылады. Мысалы, лайлы жағалауларда тіршілік ететін көптеген төменгі қоректі жануарлар (бентос) осылай тамақтанады. Нәжіс – басқа жануарларға қажет емес материал болғандықтан, оның энергиялық құндылығы қандай болмасын, ол көбінесе қоректік заттардың теңгерімсіз көзі болып табылады және жеке тамақтануға жарамсыз. Алайда, табиғи ортада көбейетін көптеген микроорганизмдер бар. Бұл микроорганизмдер бөлшектерден қоректік заттарды сіңіріп қана қоймай, сонымен қатар өз денелерін қоршаған ортадан жетіспейтін ресурстарды алуға бейімдейді, бұл оларға нәжісті қоректік заттардың көзі ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Іс жүзінде, детриттің ең маңызды құрамдас бөліктері – күрделі көмірсулар, олардың ыдырауы қиын, ал оларды пайдаланып көбейетін микроорганизмдер детриттен көміртегіні және қоршаған ортадағы судан азот пен фосфор сияқты материалдарды сіңіріп, өз жасушаларының құрамдас бөліктерін синтездейді. Детриттік тізбек деп аталатын ерекше азық тізбегі детритпен қоректенушілер (детритофагтар), детрит және оны көбейтетін микроорганизмдердің қатысуымен жүзеге асады. Мысалы, лайлы жағалауларда көптеген бір жапырақты ұлулар тіршілік етеді, олар детритпен қоректенеді. Бұл детритофагтар микроорганизмдер көбейіп жатқан детритті қабылдағанда, негізінен ақуызға бай микроорганизмдерді ыдыратып сіңіреді және күрделі көмірсулардан тұратын детритті, оны көп бөлшектемей, шығарады. Бастапқыда бұл нәжіс қоректік заттардың нашар көзі болып табылады, сондықтан бір жапырақты ұлулар оған назар аудармайды, бірақ бірнеше күннен кейін микроорганизмдер қайтадан көбейе бастайды, оның қоректік тепе-теңдігі жақсарады, сондықтан олар оны қайта жейді. Осы процесте детритті көп рет жеп, одан микроорганизмдерді жинау арқылы детрит жұқарады, бөлшектеледі және микроорганизмдер үшін пайдалану оңайырақ болады, сондықтан күрделі көмірсулар да біртіндеп ыдырайды және уақыт өте келе жоғалады. Содан кейін детритофагтар қалдырған қалдықтар бактериялар мен саңырауқұлақтар сияқты ыдыратушылар арқылы одан әрі ыдыратылады және қайта өңделеді. Бұл детриттік цикл өзендермен тасымалданатын органикалық заттардың ыдырауы мен жоғалуы және теңіз ресурстарының өсуі мен дамуы үшін маңызды роль атқарады. Құрлықтағы экожүйелерде, тірі жануарлар жегенге қарағанда, көп көлемдегі материал детриттік тізбек арқылы ыдырайды. Құрлықтағы және су экожүйелерінде детриттің атқаратын рөлі өте зор және оны елеуге болмайды.
The corpses of dead plants or animals, material derived from animal tissues (e. g., molted skin), and fecal matter gradually lose their form due to physical processes and the action of decomposers, including grazers, bacteria, and fungi. Decomposition, the process by which organic matter is decomposed, occurs in several phases. Micro and macro organisms that feed on it rapidly consume and absorb materials such as proteins, lipids, and sugars that are low in molecular weight, while other compounds such as complex carbohydrates are decomposed more slowly. The decomposing microorganisms degrade the organic materials so as to gain the resources they require for their survival and reproduction. Accordingly, simultaneous to microorganisms' decomposition of the materials of dead plants and animals is their assimilation of decomposed compounds to construct more of their biomass (i. e., to grow their own bodies). When microorganisms die, fine organic particles are produced, and if small animals that feed on microorganisms eat these particles they collect inside the intestines of the consumers, and change shape into large pellets of dung. As a result of this process, most of the materials of dead organisms disappear and are not visible and recognizable in any form, but are present in the form of a combination of fine organic particles and the organisms that used them as nutrients. This combination is detritus. In ecosystems on land, detritus is deposited on the surface of the ground, taking forms such as the humic soil beneath a layer of fallen leaves. In aquatic ecosystems, most detritus is suspended in water, and gradually settles. In particular, many different types of material are collected together by currents, and much material settles in slowly flowing areas. A large amount of detritus is used as a source of nutrition for animals. In particular, many bottom feeding animals (benthos) living in mud flats feed in this way. In particular, since excreta are materials which other animals do not need, whatever energy value they might have, they are often unbalanced as a source of nutrients, and are not suitable as a source of nutrition on their own. However, there are many microorganisms which multiply in natural environments. These microorganisms do not simply absorb nutrients from these particles, but also shape their own bodies so that they can take the resources they lack from the area around them, and this allows them to make use of excreta as a source of nutrients. In practical terms, the most important constituents of detritus are complex carbohydrates, which are persistent (difficult to break down), and the microorganisms which multiply using these absorb carbon from the detritus, and materials such as nitrogen and phosphorus from the water in their environment to synthesise the components of their own cells. A characteristic type of food chain called the detritus cycle takes place involving detritus feeders (detritivores), detritus and the microorganisms that multiply on it. For example, mud flats are inhabited by many univalves which are detritus feeders. When these detritus feeders take in detritus with microorganisms multiplying on it, they mainly break down and absorb the microorganisms, which are rich in proteins, and excrete the detritus, which is mostly complex carbohydrates, having hardly broken it down at all. At first, this dung is a poor source of nutrition, and so univalves pay no attention to it, but after several days, microorganisms begin to multiply on it again, its nutritional balance improves, and so they eat it again. Through this process of eating the detritus many times over and harvesting the microorganisms from it, the detritus thins out, becomes fractured and becomes easier for the microorganisms to use, and so the complex carbohydrates are also steadily broken down and disappear over time. What is left behind by the detritivores is then further broken down and recycled by decomposers, such as bacteria and fungi. This detritus cycle plays a large part in the so called purification process, whereby organic materials carried in by rivers is broken down and disappears, and an extremely important part in the breeding and growth of marine resources. In ecosystems on land, far more essential material is broken down as dead material passing through the detritus chain than is broken down by being eaten by animals in a living state. In both land and aquatic ecosystems, the role played by detritus is too large to ignore.
Су экожүйелері
Құрлықтық экожүйелерден өзгеше, су экожүйелеріндегі өлі материалдар мен экскременттер әдетте су ағысымен тасымалданады; оның ішінде ұсақ бөлшектер көбірек қашыққа тасымалданады немесе ұзақ уақыт бойы тоқтап тұрады. Тұщы сулардағы өсімдіктерден түскен органикалық заттар түбінде лай немесе гумус деп аталатын шөгінді қалыптастырады. Бұл материалдың бір бөлігі ерімеген органикалық көміртек деп аталады, ол ыдырап еріген органикалық көміртекке айналады және хелация арқылы ауыр металл иондарымен байланысады. Сондай-ақ, ол танин, яғни танин қышқылының белгілі бір түрі сияқты түсті еріген органикалық заттарға ыдырай алады. Тұзды суларда органикалық заттар ыдырап, теңіз қарын (marine snow) құрайды. Бұл қалдықтардың мысалы әдетте өлі фитопланктон және зоопланктон, диатомдар мен коколитофорлардың қабықшалары, балықтардың өлген терісі мен қабыршақтары және фекальді гранулалардан тұрады. Бұл материал теңіз түбіне баяу төмен түсіп, кейбір аймақтарда шөгінділердің көп бөлігін құрайды. Төселгеннен кейін, бұл материал шөгінділерге ғана емес, сонымен қатар детрит жейтін түрлерге, мысалы, жылқықұрттар мен теңіз қияндарына (sea cucumbers) азық ретінде сіңіріледі. Бұл қалдықтардың нақты құрамы орналасқан жеріне және жыл мезгіліне байланысты өзгереді, себебі ол алғашқы өндіріспен тығыз байланысты.
In contrast to land ecosystems, dead materials and excreta in aquatic ecosystems are typically transported by water flow; finer particles tend to be transported farther or suspended longer. In freshwater bodies organic material from plants can form a silt known as mulm or humus on the bottom. This material, some called undissolved organic carbon breaks down into dissolved organic carbon and can bond to heavy metal ions via chelation. It can also break down into colored dissolved organic matter such as tannin, a specific form of tannic acid. In saltwater bodies, organic material breaks down and forms a marine snow. This example of detritus commonly consists of organic materials such as dead phytoplankton and zooplankton, the outer walls of diatoms and coccolithophores, dead skin and scales of fish, and fecal pellets. This material will slowly sink to the seafloor, where it makes up the majority of sediment in some areas. Once settled, the material will not only contribute to sediments but will help to feed different species of detritivore, organisms which feed on detritus, such as annelid worms and sea cucumbers, to name a few. The exact composition of this detritus varies based on location and time of year, as it is very closely tied to primary production.
Жер бетіндегі экожүйелер
Детрит орман, шапараль және дала сияқты әртүрлі құрлықтағы орталарда кездеседі. Орман жағдайында детрит әдетте жапырақ, бұтақ және бактериялардың қалдықтарымен сипатталады, бұл биомасса артықшылығымен өлшенеді. Бұл өсімдік қалдықтары көшеттерді қорғау үшін маңызды жамылғы ретінде, сондай-ақ әртүрлі буынтық аяқтылар, жорғалаушылар мен қосмекенділерге пана болып табылады. Кейбір жәндік дернәсілдері детритпен қоректенеді. Саңырауқұлақтар мен бактериялар малдар органикалық материалдың ірі бөліктерін жеп болғаннан кейін ыдырау процесін жалғастырады, ал жануарлардың басып өтуі органикалық заттарды механикалық түрде ыдыратуға көмектеседі. Ыдыраудың кейінгі кезеңдерінде мезофильді микроорганизмдер қалған детритті ыдыратып, экзотермиялық процестерден жылу шығарады; мұндай жылу шығару компост дайындау кезіндегі температураның жоғарылауымен байланысты белгілі бір құбылысқа себеп болады.
Detritus occurs in a variety of terrestrial habitats including forest, chaparral and grassland. In forests, the detritus is typically dominated by leaf, twig, and bacteria litter as measured by biomass dominance. This plant litter provides important cover for seedling protection as well as cover for a variety of arthropods, reptiles and amphibians. Some insect larvae feed on the detritus. Fungi and bacteria continue the decomposition process after grazers have consumed larger elements of the organic materials, and animal trampling has assisted in mechanically breaking down organic matter. At the later stages of decomposition, mesophilic micro organisms decompose residual detritus, generating heat from exothermic processes; such heat generation is associated with the well known phenomenon of the elevated temperature of composting.
Тұтынушылар
Суда өте көп мүрде жеушілер бар. Себебі, су ағындары көптеген материалды әкеледі. Егер организм бекітілген күйде болса да, егер оның суды сүзгілеу жүйесі болса, тіршілік ету үшін жеткілікті тамақ ала алады. Көптеген жылжымайтын организмдер осылай тіршілік етеді, дамыған жалаңаш қабыршақтар немесе есікшелерді пайдаланып суды сүзеді, бұл процесс сүзгі арқылы тамақтану деп аталады. Тамақтанудың тағы бір, кеңінен қолданылатын әдісі, сонымен қатар сүзгі арқылы тамақтануды қамтиды, ол организмдердің мүрделерді түйірлерге жинап алу үшін шырыш секрециялауымен, содан кейін кірпікшелердің көмегімен оларды аузына жеткізуімен байланысты. Бұл шырышпен тамақтану деп аталады. Теңіз бақалары мен жылан жұлдыздары сияқты көптеген организмдер су түбіне шөгіп қалған мүрделерді жинап алады. Су түбінде тіршілік ететін екі қабықшалылар өз түтікшелері арқылы тек суды сорып қана қоймай, сонымен қатар оларды су түбіндегі мүрделерді іздеу үшін созады.
There is an extremely large number of detritus feeders in water. After all, a large quantity of material is carried in by water currents. Even if an organism stays in a fixed position, as long as it has a system for filtering water, it will be able to obtain enough food to get by. Many immobile organisms survive in this way, using developed gills or tentacles to filter the water to take in food, a process known as filter feeding. Another more widely used method of feeding, which also incorporates filter feeding, is a system where an organism secretes mucus to catch the detritus in lumps, and then carries these to its mouth using an area of cilia. This is called mucus feeding. Many organisms, including sea slugs and serpent's starfish, scoop up the detritus which has settled on the water bed. Bivalves which live inside the water bed do not simply suck in water through their tubes, but also extend them to fish for detritus on the surface of the bed.
Өндірушілер
Керісінше, фотосинтезді пайдаланатын организмдер, мысалы, өсімдіктер мен планктон үшін детрит судың мөлдірлігін азайтады және осы процеске кедергі келтіреді. Осы организмдерге фотосинтез үшін қоректік тұздар, яғни тыңайтқыш қажет болғандықтан, олардың детритпен қарым-қатынасы күрделі. Құрлықтағы экожүйелерде өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары негізінен жерде (немесе ағаштардың бетінде) жиналады, ал ыдырау процесінде өсімдіктерге бейорганикалық тұздар түрінде тыңайтқыш түседі. Су экожүйелерінде су түбінде салыстырмалы түрде аз қалдық жиналады, сондықтан суда ыдырау процесі маңызды рөл атқарады. Теңіз экожүйелеріндегі бейорганикалық тұздардың деңгейін зерттеу көрсеткендей, егер олардың мөлшері айтарлықтай көп болмаса, қыс пен көктем арасында олардың саны артады, бірақ жазда әдетте өте төмен болады. Осылайша, теңіз балдырының саны жаздың басында ең жоғары деңгейге жетеді, содан кейін азаяды. Бұл өсімдіктер сияқты организмдер жылы мезгілде жылдам өседі, сондықтан бейорганикалық тұздардың мөлшері сұранысқа жеткілікті емес деген пікір бар. Басқаша айтқанда, қыс айларында өсімдіктерге ұқсас организмдер белсенді болмайды және тыңайтқыш жинақтайды, бірақ температура белгілі бір деңгейге көтерілсе, оларды өте қысқа мерзімде пайдаланады. Олардың өнімділігі ең жылы кезеңдерде төмендейді деген пікір толыққанды дұрыс емес. Динофлагелляттар сияқты организмдердің қозғалу қабілеті, қатты тағамды сіңіру қабілеті және фотосинтез жасау қабілеті бар. Бұл микроорганизмдер детрит сияқты заттарды тыңайтқышқа ыдыратуды күтпей, өсу үшін сіңіре алады.
In contrast, from the point of view of organisms using photosynthesis such as plants and plankton, detritus reduces the transparency of the water and gets in the way of this process. Given that these organisms also require a supply of nutrient salts, in other words fertilizer, for photosynthesis, their relationship with detritus is a complex one. In land ecosystems, the waste products of plants and animals collect mainly on the ground (or on the surfaces of trees), and as decomposition proceeds, plants are supplied with fertilizer in the form of inorganic salts. In water ecosystems, relatively little waste collects on the water bed, and so the progress of decomposition in water takes a more important role. Investigating the level of inorganic salts in sea ecosystems shows that unless there is an especially large supply, the quantity increases from winter to spring—but is normally extremely low in summer. As such, the quantity of seaweed present reaches a peak in early summer and then decreases. The thinking is that organisms like plants grow quickly in warm periods and thus the quantity of inorganic salts is not enough to keep up with the demand. In other words, during winter, plant like organisms are inactive and collect fertilizer, but if the temperature rises to some extent they will use this up in a very short period. It is not entirely true that their productivity falls during the warmest periods. Organisms such as dinoflagellate have mobility, the ability to take in solid food, and the ability to photosynthesise. This type of micro organism can take in substances such as detritus to grow, without waiting for it to be broken down into fertilizer.
Аквариумдар
Соңғы жылдары "детрит" сөзі аквариумдармен байланысты да қолданыла бастады ("аквариум" сөзі су жануарларын ұстауға арналған кез келген құрылғыны білдіретін жалпы термин). Балық сияқты жануарлар аквариумда ұсталғанда, экскременттер, шырыш және түлеу кезінде түскен өлі тері сияқты заттар пайда болады, бұл табиғи түрде детриттің түзілуіне әкеледі және микроорганизмдер оларды үнемі ыдыратады. Қазіргі заманғы теңіз аквариумдары көбінесе Берлин әдісін қолданады, ол ақуызды сыпырғыш деп аталатын құралды пайдаланады, ол детритке жабысатын ауа көпіршіктерін жасайды және оны ыдыраудан бұрын ыдыстан шығарып жібереді, сондай-ақ көптеген бентостар мен бактериялар мекендейтін, тірі тас деп аталатын өте кеуекті табиғи тас (біршама уақыттан бері өлген герматиптер жиі қолданылады), бұл детритпен қоректенетін бентостар мен микроорганизмдердің детрит циклынан өтуіне себеп болады. Монако жүйесі де қолданылады, онда резервуарда анаэробтық қабат құрылып, резервуардағы органикалық және басқа азотты қосылыстарды денитрификациялайды, нәтижесінде ыдырау процесі су, көмірқышқыл газы және азот түзілгенге дейін жалғасады. Алғашқыда су резервуарларындағы сүзгілеу жүйелері, аты айтып тұрғандай, судағы шетелдік заттарды жою үшін физикалық сүзгілерді қолданды. Содан кейін су сапасын сақтаудың стандартты әдісі экскременттердегі аммиакты немесе нитраттарды түрлендіру болды, олардың жоғары нейротоксикалық әсері бар, бірақ детритпен қоректенушілердің, детриттің және микроорганизмдердің үйлесімі аквариум технологиясын одан да жоғары деңгейге көтерді.
In recent years, the word detritus has also come to be used in relation to aquariums (the word "aquarium" is a general term for any installation for keeping aquatic animals). When animals such as fish are kept in an aquarium, substances such as excreta, mucus and dead skin cast off during moulting are produced by the animals and, naturally, generate detritus, and are continually broken down by micro organisms. Modern sealife aquariums often use the Berlin Method, which employs a piece of equipment called a protein skimmer, which produces air bubbles which the detritus adheres to, and forces it outside the tank before it decomposes, and also a highly porous type of natural rock called live rock where many benthos and bacteria live (hermatype which has been dead for some time is often used), which causes the detritus feeding benthos and micro organisms to undergo a detritus cycle. The Monaco system, where an anaerobic layer is created in the tank, to denitrify the organic compounds in the tank, and also the other nitrogen compounds, so that the decomposition process continues until the stage where water, carbon dioxide and nitrogen are produced, has also been implemented. Initially, the filtration systems in water tanks often worked as the name suggests, using a physical filter to remove foreign substances in the water. Following this, the standard method for maintaining the water quality was to convert ammonium or nitrates in excreta, which have a high degree of neurotoxicity, but the combination of detritus feeders, detritus and micro organisms has now brought aquarium technology to a still higher level.