В биологии детрит ( / d ɪ ˈ t r aɪ t ə s / или / d ɛ ˈ t r ɪ t ə s / ) — это мертвые частицы органического материала , в отличие от растворенного органического материала . Детрит обычно включает тела или фрагменты тел мертвых организмов и фекальный материал. Детрит обычно содержит сообщества микроорганизмов , которые колонизируют и разлагают (т. е. реминерализуют ) его. В наземных экосистемах он присутствует в виде листовой подстилки и другого органического вещества, которое смешивается с почвой , что называется « органическим веществом почвы ». Детрит водных экосистем — это органические вещества, которые взвешены в воде и накапливаются в отложениях на дне водоема ; когда этим дном является морское дно , такие отложения называются « морским снегом ».
Трупы мертвых растений или животных, материал, полученный из тканей животных (например, линяющая кожа), и фекалии постепенно теряют свою форму из-за физических процессов и действия редуцентов , включая травоядных, бактерий и грибов . [1] Разложение , процесс, посредством которого разлагается органическое вещество , происходит в несколько фаз. Микро- и макроорганизмы, которые питаются им, быстро потребляют и поглощают материалы, такие как белки , липиды и сахара с низкой молекулярной массой , в то время как другие соединения, такие как сложные углеводы, разлагаются медленнее. [ необходима цитата ] Разлагающие микроорганизмы разрушают органические материалы, чтобы получить ресурсы, необходимые им для их выживания и размножения. [2] Соответственно, одновременно с разложением микроорганизмами материалов мертвых растений и животных происходит их ассимиляция разложившихся соединений для построения большей части своей биомассы (т. е. для роста собственных тел). [3] Когда микроорганизмы умирают, образуются мелкие органические частицы. Если мелкие животные (которые обычно питаются микроорганизмами) поедают эти частицы, частицы собираются внутри кишечника потребителей и меняют форму в большие шарики навоза . В результате этого процесса большая часть материалов мертвых организмов исчезает и не видна и не распознается ни в какой форме, а присутствует в виде комбинации мелких органических частиц и организмов, которые использовали их в качестве питательных веществ . Эта комбинация и есть детрит.
В экосистемах на суше детрит откладывается на поверхности земли, принимая такие формы, как гумусовая почва под слоем опавших листьев. В водных экосистемах большая часть детрита находится во взвешенном состоянии в воде и постепенно оседает. В частности, многие различные типы материала собираются вместе течениями, и большая часть материала оседает в медленно текущих областях.
Большое количество детрита используется в качестве источника питания для животных . В частности, многие животные, питающиеся донными отмелями ( бентос ) , питаются таким образом. В частности, поскольку экскременты являются материалами, которые не нужны другим животным, независимо от их энергетической ценности, они часто являются несбалансированными как источник 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 собственные тела таким образом, чтобы они могли извлекать недостающие им ресурсы из окружающей 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 (трудноразрушаемыми), и микроорганизмы, которые размножаются с их помощью, поглощают углерод из детрита и такие материалы, как азот и фосфор из воды в их среде, чтобы синтезировать компоненты своих собственных клеток.
Характерный тип пищевой цепи , называемый циклом детрита, включает в себя детритофагов ( детритофагов ), детрит и микроорганизмы, которые на нем размножаются. Например, илистые отмели населены многими одностворчатыми моллюсками , которые являются детритофагами. Когда эти детритофаги принимают детрит с размножающимися на нем микроорганизмами, они в основном расщепляют и поглощают микроорганизмы, которые богаты белками, и выделяют детрит, который в основном представляет собой сложные углеводы, почти не расщепляя его. Сначала этот навоз является плохим источником питания, и поэтому одностворчатые моллюски не обращают на него внимания, но через несколько дней микроорганизмы снова начинают размножаться на нем, его пищевой баланс улучшается, и поэтому они снова его едят. Благодаря этому процессу многократного поедания детрита и сбора из него микроорганизмов детрит истончается, становится раздробленным и становится более удобным для использования микроорганизмами, и поэтому сложные углеводы также постоянно расщепляются и исчезают со временем.
Остатки детритофагов затем подвергаются дальнейшей переработке и разложению редуцентами , такими как бактерии и грибы .
Этот цикл детрита играет большую роль в так называемом процессе очистки, в ходе которого органические материалы, переносимые реками, разрушаются и исчезают, и чрезвычайно важную роль в размножении и росте морских ресурсов . В экосистемах на суше гораздо больше необходимого материала разрушается в виде мертвого материала, проходящего через цепочку детрита, чем разрушается при поедании животными в живом состоянии. Как в наземных, так и в водных экосистемах роль детрита слишком велика, чтобы ее игнорировать.
В отличие от наземных экосистем, мертвые материалы и экскременты в водных экосистемах обычно переносятся потоком воды; более мелкие частицы, как правило, переносятся дальше или дольше находятся во взвешенном состоянии. В пресноводных водоемах органический материал из растений может образовывать ил, известный как мулм или гумус , на дне. Этот материал, некоторые называют 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 распадается и образует морской снег . Этот пример детрита обычно состоит из органических материалов, таких как мертвый фитопланктон и зоопланктон , внешние стенки диатомовых водорослей и кокколитофорид, мертвая кожа и чешуя рыб и фекальные гранулы. Этот материал будет медленно опускаться на морское дно, где он составляет большую часть осадка в некоторых областях. После осаждения материал не только будет способствовать образованию отложений, но и поможет прокормить различные виды детритофагов , организмов, которые питаются детритом, например, 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 первичной продукцией .
Детрит встречается в различных наземных местообитаниях, включая леса, чапараль и луга. В лесах детрит обычно состоит из листьев, веток и бактериального опада, что измеряется доминированием биомассы. Этот растительный опад обеспечивает важное укрытие для защиты рассады, а также укрытие для различных членистоногих, рептилий [4] и амфибий. Некоторые личинки насекомых питаются детритом. [5] Грибы и бактерии продолжают процесс разложения [6] после того, как травоядные потребили более крупные элементы органических материалов, а вытаптывание животными помогло в механическом разрушении органического вещества. На более поздних стадиях разложения мезофильные микроорганизмы разлагают остаточный детрит, выделяя тепло в результате экзотермических процессов; такое выделение тепла связано с хорошо известным явлением повышенной температуры компостирования .
В воде чрезвычайно большое количество детритофагов . В конце концов, 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 продержаться. Многие неподвижные организмы выживают таким образом, используя развитые жабры или щупальца для фильтрации воды и поглощения пищи, процесс, известный как фильтрация .
Другой более широко используемый метод питания, который также включает фильтрующее питание, представляет собой систему, в которой организм выделяет слизь, чтобы собирать детрит в комки, а затем переносит их в рот с помощью области ресничек . Это называется питанием слизью.
Многие организмы, включая морских слизней и морских змеевидных звезд, подбирают детрит, осевший на дне воды. Двустворчатые моллюски, живущие в глубине дна, не просто всасывают воду через свои трубки, но и вытягивают их, чтобы ловить детрит на поверхности дна.
Напротив, с точки зрения организмов, использующих фотосинтез, таких как растения и планктон , детрит снижает прозрачность воды и мешает этому процессу. Учитывая, что этим организмам также требуется запас питательных солей, другими словами, удобрений , для фотосинтеза, их отношения с детритом являются сложными.
В наземных экосистемах отходы растений и животных в основном собираются на земле (или на поверхности деревьев), и по мере разложения растения снабжаются удобрениями в виде неорганических солей. В водных экосистемах относительно мало отходов собирается на дне воды, поэтому процесс разложения в воде играет более важную роль. Исследование уровня неорганических солей в морских экосистемах показывает, что если нет особенно большого запаса, количество увеличивается от зимы к весне, но обычно крайне низко летом. Таким образом, количество присутствующих морских водорослей достигает пика в начале лета, а затем уменьшается. Предполагается, что организмы, подобные растениям, быстро растут в теплые периоды, и поэтому количество неорганических солей недостаточно, чтобы удовлетворить спрос. Другими словами, зимой растительные организмы неактивны и собирают удобрения, но если температура повышается до некоторой степени, они израсходуют их за очень короткий период.
Не совсем верно, что их производительность 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 распадется на удобрение.
В последние годы слово «детрит» также стало использоваться в отношении аквариумов (слово «аквариум» — это общее название любого сооружения для содержания водных животных).
Когда животные, такие как рыбы, содержатся в аквариуме, животные производят такие вещества, как экскременты, слизь и отмершая кожа, сброшенная во время линьки. Эти вещества естественным образом генерируют детрит, который постоянно разлагается микроорганизмами.
В современных аквариумах с морской жизнью часто используется метод Берлина , в котором используется оборудование, называемое протеиновым скиммером , которое производит пузырьки воздуха, к которым прилипает детрит, и выталкивает его из резервуара, прежде чем он разложится, а также высокопористый тип натуральной породы, называемый живой породой , где живет много бентоса и бактерий (часто используется герматип, который был мертв в течение некоторого времени), что заставляет бентос и микроорганизмы, питающиеся детритом, проходить цикл детрита. Также была реализована система Монако, в которой в резервуаре создается анаэробный слой для денитрификации органических соединений в резервуаре, а также других соединений азота, так что процесс разложения продолжается до стадии, когда производятся вода, углекислый газ и азот.
Первоначально, как следует из названия, системы фильтрации в водных резервуарах часто работали с использованием физического фильтра для удаления посторонних веществ из воды. После этого стандартным методом поддержания качества воды стало преобразование аммония или нитратов в экскрементах, которые имеют высокую степень нейротоксичности , но сочетание детритофагов , детрита и микроорганизмов теперь вывело аквариумную технологию на еще более высокий уровень.
