Saprotrophe Bakterien spielen in der Natur eine wichtige Rolle. Saprotrophe Bakterien. Physiologische Prozesse saprotropher Bakterien

Saprophytische Bakterien sind eine der zahlreichsten Gruppen von Mikroorganismen. Wenn wir über den Platz von Saprotrophen in Ökosystemen sprechen, dann verdrängen sie immer Heterotrophe. Heterotrophe sind Organismen, die selbst keine organischen Verbindungen herstellen können, sondern nur mit der Verarbeitung von bereits vorhandenem Material beschäftigt sind.

Die saprotrophe Gruppe umfasst Vertreter vieler Familien und Gattungen von Bakterien:

Morganella;
Klebsiella;
Bazillus;
Clostridium und viele andere.

Saprotrophe bewohnen alle Umgebungen, in denen organisches Material vorhanden ist: vielzellige Organismen (Pflanzen und Tiere), Böden, sie kommen in Staub und in allen Arten von Gewässern (außer heißen Quellen) vor.

Das offensichtliche Ergebnis der Wirkung von saprophytischen Organismen ist für den Menschen die Bildung von Fäulnis - so sieht der Prozess seiner Ernährung aus. Es ist der Verfall von organischem Material, das beweist, dass Saprotrophe ihre Arbeit aufgenommen haben.

Beim Verrottungsprozess wird Stickstoff aus organischen Verbindungen freigesetzt und in den Boden zurückgeführt. Die Reaktionen werden von einem charakteristischen Schwefelwasserstoff- oder Ammoniakgeruch begleitet. Dieser Geruch kann verwendet werden, um den Beginn des Prozesses der fauligen Zersetzung eines toten Organismus oder seines Gewebes zu identifizieren.

Mineralisierung von organischem Stickstoff (Ammonifikation) und seine Umwandlung in anorganische Verbindungen - eine solche Schlüsselrolle in der Natur wird saprophytischen Organismen zugeschrieben.

Physiologische Prozesse

Saprotrophe haben als eine der zahlreichsten Gruppen Vertreter mit unterschiedlichsten physiologischen Bedürfnissen in ihren Reihen:

Anaerobier. Zum Beispiel können wir E. coli betrachten, das seine Lebensprozesse ohne Beteiligung von Sauerstoff durchführt, obwohl es in einer Sauerstoffumgebung leben kann.
Aerobier sind Bakterien, die in Gegenwart von Sauerstoff an der Zersetzung organischer Stoffe beteiligt sind. In frischem Fleisch sind also fäulniserregende Diplokokken und dreigliedrige Bakterien vorhanden. In der Anfangsphase überschreitet der Gehalt an Ammoniak (ein Abfallprodukt der fauligen Mikroflora) im Fleisch nicht 0,14% und bereits verfault - 2% oder mehr.
Ein Beispiel für sporenbildende Bakterien ist Clostridium.
Nicht sporenbildende Bakterien - Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa.

Trotz der Vielfalt der physiologischen Gruppen, die nach den Anzeichen der Saprophytizität vereint sind, haben die Endprodukte der Aktivität dieser Bakterien fast die gleiche Zusammensetzung:

Leichengifte (biogene Amine mit einem starken unangenehmen Leichengeruch, daher ist die Toxizität dieser Verbindungen gering);
aromatische Verbindungen wie Skatol und Indol;
Schwefelwasserstoff, Thiole, Dimethylsulfoxid usw.

Von allen aufgeführten Fäulnisprodukten sind letztere die gefährlichsten und giftigsten für den Menschen (Schwefelwasserstoff, Thiole und Dimethylsulfoxid). Sie sind es, die schwere Vergiftungen bis hin zum Tod verursachen.

Interaktion

Sobald jedoch die notwendige Milchsäuremenge im Darm nicht mehr produziert wird, treten günstige Bedingungen für Ernährung, Wachstum und Vermehrung der fauligen Mikroflora auf, die sofort beginnt, eine Person mit den Produkten ihrer lebenswichtigen Aktivität zu vergiften, was schwere Schäden nach sich zieht .

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Die wichtigsten Eigenschaften von Saprophyten

Saprotrophe sind heterotrophe Organismen, die Abfallprodukte, Zersetzung und Fäulnis anderer lebender Organismen als Nährstoffe verwenden. Der Prozess der Nahrungsaufnahme erfolgt durch die Freisetzung eines speziellen Enzyms auf dem verzehrten Produkt, das es abbaut.

Ernährung ist der Prozess der Speicherung von Energie und Nährstoffen. Bakterien benötigen eine Reihe von Nährstoffen, um zu gedeihen, wie zum Beispiel:

Stickstoff (als Aminosäuren);
Proteine;
Kohlenhydrate;
Vitamine;
Nukleotide;
Peptide.

Unter Laborbedingungen werden zur Vermehrung von Saprophyten Autolysate aus Hefe, Molke aus Milch, Fleischhydrolysate und einige Pflanzenextrakte als Nährmedien verwendet.

Ein indikativer Prozess für das Vorhandensein von Saprophyten in Produkten ist die Bildung von Fäulnis. Die Abfallprodukte dieser Mikroorganismen sind gefährlich, da sie ziemlich giftig sind. Saprophyten sind eine Art Ordnungshüter in der Umwelt.

Die Hauptvertreter der Saprophyten:

Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas);
Escherichia coli (Proteus, Escherichia);
Morganella;
Klebsiella;
Bazillus;
Clostridium (Clostridium);
einige Pilzarten (Pénicilum usw.)

Physiologische Prozesse saprotropher Bakterien

Zu diesen Mikroorganismen gehören:

Anaerobier (Escherichia coli, es kann in einer sauerstoffhaltigen Umgebung leben, aber alle lebenswichtigen Prozesse finden ohne Beteiligung von Sauerstoff statt);
Aerobier (Fäulnisbakterien, die Sauerstoff in ihren lebenswichtigen Prozessen verwenden);
sporenbildende Bakterien (Gattung Clostridia);
nicht sporenbildende Mikroorganismen (E. coli Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa).

Fast die gesamte Vielfalt der Saprophyten produziert aufgrund ihrer lebenswichtigen Aktivität verschiedene Leichengifte, Schwefelwasserstoff, zyklische aromatische Verbindungen (z. B. Indol). Am gefährlichsten für den Menschen sind Schwefelwasserstoff, Thiol und Dimethylsulfoxid, die zu schweren Vergiftungen bis hin zum Tod führen können.

Da diese Arten naturgemäß recht schwer zu unterscheiden sind, ergab sich folgende Einteilung:

Optionale Saprophyten

Die Rolle von Saprotrophen im menschlichen Leben

Diese Art von Bakterien spielt eine sehr wichtige Rolle im Kreislauf der Natur. Gleichzeitig dienen Dinge, die für einen Menschen mehr oder weniger wichtig sind, als Thema für seine Ernährung.

Saprotrophe spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Verarbeitung organischer Reststoffe. Da jeder Organismus am Ende seines Lebensweges stirbt, wird das Nährmedium für diese Mikroorganismen kontinuierlich existieren. Saprophyten produzieren in Form von Produkten ihrer Lebensaktivität viele für die Ernährung anderer Organismen notwendige Bestandteile (Gärungsprozesse, Umwandlung von Schwefel, Stickstoff, Phosphorverbindungen in der Natur usw.).

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Wie bereits erwähnt, spielen neben Pflanzen und Tieren, aus denen Primär- und dementsprechend Sekundärprodukte entstehen, verschiedene Organismen aus der Reihe der Saprotrophen eine äußerst wichtige Rolle in der Biogeozänose und im biologischen Kreislauf. Sie ernähren sich von Detritus, also den Abbauprodukten abgestorbener Organismen, und sorgen für die Mineralisierung dieser Stoffe. Neben der biologischen Zerstörung sind saprotrophe Organismen auch an anderen lebenswichtigen Prozessen für Pflanzen, Tiere und die Biogeozänose im Allgemeinen beteiligt.

Saprotrophe umfassen in erster Linie eine Vielzahl von Mikroorganismen, hauptsächlich Pilze (einschließlich Schimmelpilze), heterotrophe sporenbildende und nicht sporenbildende Bakterien, Aktinomyceten, Algen, Bodenprotozoen (Amöben, Ciliaten, farblose Flagellaten). In vielen Ökosystemen sind Bioreduzierer aus der Anzahl der saprophagen Tiere besonders wichtig, und zwar nicht nur die genannten mikroskopischen, sondern auch makroskopische (zum Beispiel Regenwürmer).

Es ist auch zu bedenken, dass die Vitalaktivität einer Reihe von Wirbeltieren von erheblicher Bedeutung für den Abbau abgestorbener organischer Stoffe ist, obwohl sie keineswegs zu den Saprophagen gehören. Bei der biologischen Reduktion handelt es sich also nicht nur um einzelne Organismengruppen, sondern um deren Gesamtheit, die sogenannte Biota.

Schließlich dürfen wir nicht vergessen, dass der Prozess der Zersetzung und Mineralisierung, obwohl er biogen ist, dennoch von abiotischen Bedingungen abhängt, da letztere eine Umgebung für die Aktivität von Zersetzern schaffen.

Saprophyten sind hauptsächlich im Boden konzentriert. Die Zahl der darin lebenden Mikroorganismen ist extrem groß. In 1 g Podsolboden in der Region Moskau befinden sich 1,2-1,5 Millionen Exemplare. Bakterien und in der Zone der Rhizosphäre, d. h. der Wurzelzone von Pflanzen - bis zu 1 Milliarde Kopien. Die Zahl der Pilze und Actinomyceten beträgt Hunderttausende und Millionen von Individuen. Die Biomasse von Pilzen, Actinomyceten und Algen im Oberflächenbodenhorizont kann 2-3 t / ha erreichen und die Biomasse von Bakterien - 5-7 t / ha. Diese Zahlen sprechen für sich.

Nach dem gerechten Fazit von Experten spielen saprophage Tiere eine sehr wichtige Rolle für das Funktionieren des Ökosystemblocks „Pflanze-Boden“.

Saprophagen sind an der Mineralisierung von Pflanzenstreu beteiligt und fördern die Beteiligung verschiedener organischer Verbindungen und chemischer Elemente am biologischen Kreislauf, wodurch der nächste Zyklus der Produktion organischer Substanz sichergestellt wird.

Die biozönotische Rolle dieser Tiergruppe ist nicht auf die Funktion von Bioreduzierern beschränkt. Sie, insbesondere Regenwürmer, sind von großer Bedeutung für die Bildung und Umwandlung von Böden und stellen schließlich eine wichtige Nahrungsquelle für viele Wirbeltiere dar – Maulwurf, Spitzmaus, Wildschwein, Dachs, Waldschnepfe, Amseln und andere Tiere und Vögel. Beim Abbau von Regenwürmern und anderen wirbellosen Bodentieren wirbeln sie die Waldstreu auf, graben sich in den Boden ein und tragen so zur mechanischen Zerstörung der Pflanzenstreu und deren anschließender Mineralisierung bei.

Für diesen Vorgang ist die große Menge an Kot, die von allen Tieren ausgespuckt wird, von nicht geringer Bedeutung. Dabei beschränkt sich die Sache nicht auf die Anreicherung des Bodens mit organischen Stoffen. Es ist sehr wichtig, dass Exkremente zu einem Substrat für die Entwicklung einer riesigen Masse von Mikroorganismen und kleinen Arthropoden-Bioredukten werden, die wiederum viel Exkremente ausspucken. Bekannt sind Böden, die ausschließlich aus den Exkrementen der Glomeris-Tausendfüßler bestehen, die sich durch ihre außergewöhnliche Völlerei auszeichnen. Es wird geschätzt, dass einer der Tausendfüßler (Bandknötchen) auf den Wiesen all das verrottende Pflanzenmaterial auffrisst, das hier jedes Jahr von Pflanzen gebildet wird.

Die Anzahl der Bakterien nimmt vor allem in der Rhizosphäre zu. Es übertrifft die Zahl der Mikroben im umgebenden Boden hundert- und sogar tausendmal. Die Anzahl der Bakterien und ihre Artenzusammensetzung variiert stark je nach Pflanzenart und der Chemie ihrer Wurzelausscheidungen, ganz zu schweigen von den Boden- und Klimabedingungen.

Die chemische Spezifität der Wurzelausscheidungen höherer Pflanzen bestimmt die Verbindungen, die zwischen bestimmten Pflanzenarten und Mykorrhizapilzen bestehen, wie zum Beispiel Steinpilzen, die Mykorrhiza an Birkenwurzeln bilden, oder Espen, die organisch mit Espen assoziiert sind. Mykorrhizapilze sind für höhere Pflanzen äußerst nützlich, da sie diese mit Stickstoff, mineralischen und organischen Stoffen versorgen. Eine sehr wichtige positive Rolle im Leben höherer Pflanzen spielen frei lebende und knötchenförmige stickstofffixierende Bakterien, die Luftstickstoff binden und höheren Pflanzen zur Verfügung stellen. Gleichzeitig enthält die Bodenmykoflora viele schädliche Arten, die giftige Substanzen produzieren, die das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen hemmen.

Keine der saprotrophen Arten ist in der Lage, einen toten Körper vollständig zu zersetzen. Aber in der Natur gibt es eine große Anzahl von Arten von Mikroorganismen-Zersetzern. Ihre Rolle im Zersetzungsprozess ist unterschiedlich, und in vielen terrestrischen Gemeinschaften ersetzen sie sich funktionell, bis eine vollständige Mineralisierung der toten organischen Substanz erfolgt. So erfolgt der Abbau von Pflanzenresten nacheinander: Schimmelpilze und nicht sporenbildende Bakterien → sporenbildende Bakterien → Zellulose-Myxobakterien → Aktinomyceten. Unter ihnen zersetzen einige Mikroorganismen tote Kreaturen ständig auf das Niveau von niedermolekularen organischen Substanzen, die sie als Saprophyten selbst verwenden. Andere Bioreduzierer wandeln abgestorbenes Gewebe in Mineralien um, deren chemische Verbindungen von grünen Pflanzen aufgenommen werden können. Bakterien scheinen bei der Zersetzung tierischer Weichteile eine große Rolle zu spielen, während Pilze bei der Holzzerstörung eine größere Rolle spielen. In diesem Fall werden verschiedene Teile von Pflanzen und Tieren unterschiedlich schnell zerstört.

Durch die Verwendung von zersetzenden Geweben von Pflanzen und Tieren durch verschiedene Arten von Organismen entsteht ein eigentümliches trophisches System - ein "detritischer Typ" des Energieflusses, bei dem die Ansammlung und der Abbau von toter Materie auftritt. Detritische Nahrungsketten sind in der Biosphäre sehr weit verbreitet. Sie funktionieren normalerweise Seite an Seite mit Nahrungsketten vom "Weidetyp", beginnend mit grünen Pflanzen und Phytophagen. Dennoch überwiegt in diesen Fällen der eine oder andere der genannten Typen in der Biozönose, insbesondere kann er detritativ sein. So gehen nach einigen Schätzungen in der biotischen Gemeinschaft des flachen Meerwassers nur etwa 30% der gesamten Energie durch Detritketten, während in einem Waldökosystem mit signifikanter Phytomasse und relativ kleinem Zoomass bis zu 90% des Energieflusses durchgeht durch diese Art von Ketten. In einigen spezifischen Ökosystemen (z. B. in den Tiefen des Ozeans und unter der Erde), in denen aufgrund des Lichtmangels die Existenz von Chlorophyll-haltigen Pflanzen unmöglich ist, beginnen im Allgemeinen alle Nahrungsketten mit dem Konsum von Detritus.

In den meisten detritischen Nahrungsketten gibt es ein gut koordiniertes Funktionieren beider Gruppen von Saprotrophen; tierische Saprophagen schaffen mit ihrer Aktivität auf die Zerlegung abgestorbener Pflanzen und Tiere die Bedingungen für eine intensive "Arbeit" von Saprophyten - Bakterien, Pilzen und anderen.

In diesem komplexen, vernetzten Prozess muss die wichtige Rolle der Tiere besonders hervorgehoben werden, zumal sie von vielen Wissenschaftlern deutlich unterschätzt wurde, die sich auf entsprechende Berechnungen nur für Regenwürmer und einige andere Wirbellose beschränkten. Inzwischen haben die Ergebnisse neuerer Studien eine sehr bedeutende Bedeutung für die Bildung und den Abbau von Detritus bei der Aktivität von Säugetieren, insbesondere Mausnagern, gezeigt. In den Kolonien der Wühlmaus (Abb. 124) im Central Chernozem Reserve trocknen und mineralisieren die Reste von angenagten Gräsern schneller als Pflanzen, die an der Wurzel allmählich absterben. Wühlmäuse düngen mit ihren Leichen und Sekreten den Boden und tragen so zur Entwicklung von Mikroorganismen bei. Ihre Exkremente sind innerhalb der ersten zwei Jahre fast vollständig mineralisiert. In Wühlmauskolonien entsteht ein besonderes Mikroklima, das die Intensität biotischer Prozesse und die Rate der abiogenen Mineralisierung von Pflanzenstreu beeinflusst, was sich insbesondere in Steppenbiogeozänosen bemerkbar macht, da dort Zerstörungsprozesse hauptsächlich durch klimatische Faktoren gesteuert werden. Letztendlich führt die Aktivität der Wühlmäuse zu einer starken Störung des Gleichgewichts von Ansammlung und Mineralisierung der Einstreu, so dass im Sommer und Herbst die Zerstörung toter Überreste über deren Ansammlung überwiegt.

Reis. 124. Gemeine Wühlmaus. Foto

Eine äußerst wichtige Manifestation der Wirkung von Saprotrophen-Bioreduzierern auf organische Reststoffe sind die Prozesse, die im Boden ablaufen und seine Anreicherung mit Nährstoffen mit sich bringen.

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Xylotrophe... Der Abbau von Holz ist eines der Hauptglieder im biologischen Stoffkreislauf der Natur.

Je nach Art der zersetzten Verbindungen werden Pilze in zwei Gruppen eingeteilt.

1. Pilze verwenden nur einen Kohlenhydratkomplex, insbesondere Cellulose, und Lignin wird nicht abgebaut. Diese Art der Zerstörung (Zersetzung) wird Braunfäule oder Zerstörungsfäule genannt. Das Holz verliert an Festigkeit und zerbröckelt in einzelne Würfel. Vertreter: gesäumter Zunderpilz (Fomitopsis pinicola), schuppiger Zunderpilz (Polyporus squamosus), Eichenschwamm (Daedalea quercina) etc.

2. Pilze verwenden überwiegend Lignin. Dabei wird das Holz in einzelne weiße Fasern gespalten. Eine solche Fäulnis wird als weiß oder ätzend bezeichnet. Vertreter: Herbsthonigpilz (Armillaria mellea), Echter Zunderpilz (Fomes fomentarius), Flacher Zunderpilz (Ganoderma applanatum), Austernpilz (Pleurotus).

Die größte Menge Holz wird von Pilzen während der Sporenbildung benötigt. Im Durchschnitt wird für die Bildung eines Fruchtkörpers des Pilzes so viel Stickstoff benötigt, wie er in 6 kg Holz enthält. Für die Sporenbildung mit einem Fruchtkörper des flachen Zunderpilzes werden während der Saison 35 kg Holz benötigt. Die Bedürfnisse eines echten Zunderpilzes sind noch größer. Für die Sporenbildung benötigt ein Fruchtkörper innerhalb von 20 Tagen 41 kg Holz. Unterwegs tritt bei der Zersetzung von Holz ein weiterer wichtiger Prozess auf - die Bodenbildung, da sich durch die Zersetzung von Lignin dunkel gefärbte humusartige Verbindungen in den Hyphen von Pilzen anreichern.

Die Zersetzung von Holz verläuft stufenweise, die Zerstörung von Stoffen - allmählich, und einige Arten werden durch andere ersetzt (Sukzession). Nach dem Schema von S.A. Vaksman kann dieser Prozess durch die folgenden Phasen dargestellt werden.

1. Schnell wachsende Gruppen von Zygomyceten verwenden zusammen mit Bakterien wasserlösliche Holzverbindungen.

2. Es gibt eine Verwertung von Polysacchariden wie Stärke, Hemicellulose, Beuteltier- und anamorphotischen Pilzen.

3. Abbau von Lignin durch holzzerstörende Pilze. Zuerst siedeln sich aphyllophoroide (insbesondere Zunder) Basidiomyceten an, dann agaricoide Basidiomyceten und Gasteromyceten, die den Holzabbau vollenden.

Wurfsaprotrophe... Der Name selbst spricht für den Standort und die funktionelle Bedeutung der Pilze dieser ökologischen Gruppe. Die Abfallzersetzung ist ein sehr wichtiger Prozess im Leben von Ökosystemen. Es ist bekannt, dass 25 ... 60 % der Einstreu in Wäldern aus Blättern und Nadeln besteht, die sich in der chemischen Zusammensetzung von Holzresten unterscheiden. Fast alle taxonomischen Pilzgruppen sind an der Zersetzung der Einstreu beteiligt, jedoch dominieren Ascomyceten, Zygomyceten und anamorphotische Pilze. Pigmentierte anamorphotische Pilze sind von großem Interesse. Manchmal sind es 70 ... 90 und sogar 100% davon. Von den Makromyceten sind Pilze der Gattung Marasmius, Mycena, Collybia, Clitocybe und Geastrum verbreitet. Das Myzel von Wurfsaprotrophen kann starken Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen standhalten.

Prozesse bei der Streuzersetzung:

Mineralisierung stickstoffhaltiger Verbindungen. An diesem Prozess sind Bakterien beteiligt - Ammonifiers und Pilze der Gattungen Mukor, Aspergillus, Trichoderma. Es kommt zum Abbau von Proteinen. Das Hauptergebnis ist die Umwandlung von vereinigtem Stickstoff in freies Ammoniak: N-NH 3;
Die Zersetzung von Kohlenstoffverbindungen zu CO 2 und H 2 O erfolgt auch durch bestimmte Bakterien- und Pilzgruppen.

Humussaprotrophe... Humussaprotrophe bilden eine Gruppe von Arten, die an der Zersetzung von Bodenhumus beteiligt sind. Ihr Myzel befindet sich in der unteren Schicht der Waldstreu und im oberen Horizont des Bodens, sie können aber auch in völlig kahlen Bereichen ohne Streu wachsen. Dies sind hauptsächlich agaricoide Basidiomyceten und Gasteromyceten. Diese Pilze kommen in offenen Räumen vor, zum Beispiel ein großer Regenschirmpilz (Macrolepiota procera), ein errötender Regenschirmpilz (Chlorophyllum rhacodes), Champignons (Agaricus), Erdsterne (Geastrum), Regenmäntel (Lycoperdon).

Carbotrophie... Carbotrophe siedeln sich auf alten Kaminen, Feuern an und besetzen pyrogene Lebensräume. Einerseits können sie als Folge der biochemischen Anpassung an pyrogene Habitate betrachtet werden. Auf der anderen Seite ist es eine Abkehr von der Konkurrenz in eine für sie unzugängliche ökologische Nische. Das Substrat ist eine Mischung aus mineralischen Bodenpartikeln mit verkohlten Holzresten. Ein solches Nährmedium enthält reinen Kohlenstoff mit einer geringen Beimischung (2 ... 3%) polymerer Kohlenhydrate.

Es wird eine deutliche Besiedelung des Substrats beobachtet. Zwei Wochen später treten thermophile Arten von Ascomyceten auf, zum Beispiel Sordaria (Sordaria), Pyronema (Pyronema), dann Arten mit antagonistischer Aktivität, zum Beispiel Arten der Gattung Peziza. In den letzten Stadien der Zerstörung des Kohlesubstrats wachsen Kohleflocken (Pholiota carbonaria), Myxomphalia myxomphalia und Psathyrella pennata. Zu diesem Zeitpunkt ist die Bodenmikrobiota normalerweise wiederhergestellt. Carbotrophe sind somit eine spezielle Gruppe von Pilzen, die funktionell darauf abzielen, das Substrat für seine weitere Besiedelung durch höhere Pflanzen vorzubereiten.

Koprotrophe... Koprotrophe verwerten organische Substanz in tierischen Exkrementen (Koprotrophe - Dung). Das Substrat ist reich an organischer Substanz. Für sie ist diese Nahrungsquelle die einzige und bestimmt somit ihre Verbreitung in der Natur. Koprotrophe treten häufiger auf Viehdung als auf Kot von Wildtieren auf. Dies bestimmte ihre Beschränkung auf Siedlungen.

Pilze, die sich auf Mist absetzen, sind spezifisch. Pilzsporen müssen vor allem gegen hohe Temperaturen und die Auswirkungen des Verdauungssystems von Tieren resistent sein. Zu den Koprotrophen gehören grundsätzlich Pilze der Mucor-Familie (mucor, pilobolus) sowie makroskopische Pilze - Mistkäfer (Coprinus), Paneolus (Panaeolus). Das Leben auf einem bestimmten Substrat hat zu interessanten Merkmalen geführt, die zur Vermehrung von Sporen beitragen:

Sporen werden gewaltsam aus Fruchtkörpern (Mistkäfer) oder aus Sporangiophoren (Pilobolus) ausgestoßen;
die Sporenmasse wird über das Substrat (mucor) getragen;
Sporen oder Fruchtkörper haben Anhängsel und werden von Tieren und Vögeln (Hatomium, Lofotrichum) getragen.

Mykotrophen... Die Zersetzung und Mineralisierung von Pilzrückständen in der Natur erfolgt durch Pilze - Mykotrophe, sowohl Mikromyceten als auch Makromyceten. Mykotrophe sind in verschiedenen Klimazonen allgegenwärtig. Ganz selten wachsen in Wäldern auf den Fruchtkörpern von Russula-Pilzen im zweiten Stock Hutpilze, zum Beispiel Asterophora lycoperdoides.

Ausgabe. Gemessen an den Eigenschaften der ökologischen Pilzgruppen haben sie sich in allen Lebensgemeinschaften an den Lebensraum angepasst, stehen in enger Verbindung mit anderen Organismen und sind aktive Teilnehmer am Bodenbildungsprozess sowie am Kreislauf von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor in der Natur.

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Reduzierer (auch Destruktoren, Saprotrophe, Saprophyten, Saprophagen) sind Mikroorganismen (Bakterien und Pilze), die die toten Überreste von Lebewesen zerstören und sie in anorganische Verbindungen und einfachste organische Verbindungen umwandeln.
Reduktionsmittel unterscheiden sich von Detritusfressern (Tiere und Protisten) vor allem dadurch, dass sie keine festen unverdauten Rückstände (Exkremente) hinterlassen. In der Ökologie werden fleischfressende Tiere traditionell als Verbraucher bezeichnet (siehe zB Bigon, Harper, Townsend, 1989). Gleichzeitig emittieren alle Organismen Kohlendioxid und Wasser und oft andere anorganische (Ammoniak) oder einfache organische (Harnstoff) Moleküle und beteiligen sich so an der Zerstörung (Zerstörung) von organischem Material.
Die ökologische Rolle von Zersetzern
Reduktionsmittel führen Mineralsalze in Boden und Wasser zurück, stellen sie autotrophen Produzenten zur Verfügung und schließen so den biotischen Kreislauf. Daher können Ökosysteme nicht ohne Zersetzer auskommen (im Gegensatz zu Verbrauchern, die in den ersten 2 Milliarden Jahren der Evolution in Ökosystemen wahrscheinlich nicht vorhanden waren, als Ökosysteme nur aus Prokaryonten bestanden).
Abiotische und biotische Faktoren der Ökosystemregulierung
Studien von N. I. Bazilevich et al.
Dies sind in erster Linie abiotische Faktoren - Auswaschung löslicher Verbindungen, photochemische Oxidation organischer Stoffe und die Reaktion ihrer mechanischen Zerstörung durch Gefrieren - Auftauen.
Diese Faktoren sind in den oberirdischen Schichten von Ökosystemen und biotischen Faktoren - im Boden - am ausgeprägtesten. Abiotische Zerstörungsfaktoren sind typisch für aride und semiaride Landschaften (Wüsten, Steppen, Savannen) sowie für kontinentales Hochland und Polarlandschaften.
Biotische Zerstörungsfaktoren sind in erster Linie saprotrophe Organismen (Wirbellose und Wirbeltiere, Mikroorganismen), die den Boden und die Streu bewohnen, und der führende Faktor in terrestrischen Landschaften ist hauptsächlich die Bodenmikroflora.

Der heterotrophe Prozess, der im BGC innerhalb der gesamten Biogeosphäre abläuft, gleicht die autotrophe Anhäufung von Materie annähernd aus. Beim Atmen, einem biologischen Oxidationsprozess, wird Energie freigesetzt. Auf der Grundlage der Atmung gibt es Nahrungsketten von Saprophagen.

Es gibt drei Formen der Atmung:

aerobe Atmung-Oxidationsmittel (Akzeptor) - Sauerstoff;

anaerobe Atmung ist von zwei Arten:

Wenn eine anorganische Substanz als Oxidationsmittel dient

Wenn der Akzeptor eine organische Substanz ist.

Mit Hilfe der anaeroben Atmung vollziehen Bakterien, Hefen, Schimmelpilze und einige Protozoen ihren Austausch. Manchmal ist die anaerobe Fermentation ein kritischer Bestandteil des Ökosystems. Durch die Aktivität sulfatreduzierender Bakterien besteht beispielsweise ein stabiles Gleichgewicht des erst 2000 Jahre alten Schwarzen Meeres. Biologisch gesehen ist dieses Meer sehr produktiv - die jährliche Produktionsmenge beträgt 1x10 14 g pro Trockengewicht, was der Produktivität von etwa 100 g Kohlenstoff pro 1 m 2 Oberfläche pro Jahr entspricht. Und da die Durchmischung der Gewässer im Schwarzen Meer aufgrund der geringen Strömungsintensität sehr schwach ist, reicht Sauerstoff für biologische Prozesse nur in Oberflächengewässern aus. In der Tiefe reicht es nicht und die Existenz biologischer Populationen ist unmöglich. Unterhalb von 50 m Tiefe beginnt die Sauerstoffkonzentration katastrophal zu sinken und erreicht bereits in 175 m Tiefe die Marke: Hier beginnt die Aktivität sulfatreduzierender Bakterien, die von oben kommendes organisches Material zersetzen und dabei Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid freisetzen. Aus diesem Grund ist das Wasser des Schwarzen Meeres in einer Tiefe von 200 m und darunter mit Schwefelwasserstoff gesättigt.

In Moorbiogeozänosen spielt die Aktivität von Methanbakterien eine wichtige Rolle, die durch Reduktion von organischem oder in Karbonaten enthaltenem Kohlenstoff organische Verbindungen unter Bildung von Methan zerstören. Methan oder Sumpfgas steigt an die Oberfläche und oxidiert, manchmal entzündet es sich und bildet in der Nachtluft seltsam glühende Wolken aus bizarren Gestalten. Diese Bakterien kommen auch im Magen von Wiederkäuern vor, wo sie pflanzliche Nahrung zersetzen.

Anaerobe Abbauprozesse verlaufen langsamer als aerobe. In der Natur sind sie jedoch von großer Bedeutung, da sie an schwer zugänglichen Stellen passieren und als zusätzliche Stoff- und Energielieferanten für Anaerobier verfügbar sind. So gelangen durch die Aktivität sulfatreduzierender Bakterien Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid in die Oberflächengewässer, wo sie vom Phytoplankton genutzt werden.

Der biologische Abbau erfolgt immer im Zuge der Fütterung allmählich, da keiner der Saprotrophen den Abbau vollenden kann. Es gibt drei Stufen des biologischen Abbaus:

1. Zerkleinern von Detritus durch physikalische oder biologische Einwirkung;

2. Humusbildung und Freisetzung löslicher organischer Stoffe

3. Langsame Humusmineralisierung.

Gleichzeitig wird die allgemeine Strategie der Natur bestätigt, es gibt einen Kuchen, damit er immer ganz bleibt.

Stufe 1 der Zersetzung - Zerkleinerung von Detritus - tritt als Folge der Fütterung von Phytophagen auf. Dazu gehören pflanzenfressende Wirbeltiere und Wirbellose.

A. Pflanzenfresser, die Pflanzen verzehren, wandeln sie in Fette, Proteine und Zucker tierischen Ursprungs um. Diese Stoffe zersetzen sich sehr schnell, wenn die Tiere selbst zu Leichen werden. Also führte Odum ein Experiment durch, indem er die Leichen von Krabben in Plastiktüten und zur Kontrolle - Sumpfgras - steckte. In 10 Monaten waren die Krabben vollständig zersetzt und das Gras bestand nur noch zu 60%.

B. Ein Teil der von Pflanzenfressern unverdauten Nahrung, die den Verdauungstrakt passiert, wird in Form von Exkrementen ausgeschieden. Dieser Teil der detritischen organischen Stoffe wird Eigentum der Glieder der Koprophagen-Nahrungskette. Unter den Koprophagen-Arthropoden gibt es Ektoprophagen, die sich im Misthaufen selbst entwickeln, und Telekoprophagen, die sich außerhalb des Misthaufens entwickeln. Dies sind in der Regel Käfer, die Dungbällchen herstellen, über eine beträchtliche Strecke rollen und in der Erde vergraben. Systematisch gehören sie zur Familie der Geotrupiden und Skarabäus. In diesen vergrabenen Mistbällen schlüpfen sie ihre Larven. Das Vergraben von Mist hat einen günstigen Wert für die Natur - es erhöht die Bodenfruchtbarkeit, erhöht das Wachstum von Weidepflanzen. Darüber hinaus werden Populationen von infektiösen Fliegen unterdrückt, denen günstige Eiablageplätze vorenthalten werden, und zersetzt Rinderhelminthen.

V. Insekten-Koprophagen, die Dung verbrauchen und durch ihren Darm führen, erhöhen den Grad ihrer Fragmentierung. Koprophagen-Exkremente werden von der Bakterienflora leicht verarbeitet, auf ihnen entwickeln sich verschiedene Pilze gut. Die Ausscheidungsumgebung von wirbellosen Dungtieren weist eine hohe Phosphatase-Aktivität auf. Daher gibt es einen Ausdruck "fäkaler Faktor von Koprophagen", der für die Entwicklung der Bodenmikroflora von nicht geringer Bedeutung ist.

Viele Bodenwirbellose sind beim Mahlen des Materials von großer Bedeutung. In der Bodenfauna stechen zwei Gruppen von Wirbellosen hervor - Arthropoden und Anneliden.

Arthropodenböden werden in Makroarthropoden und Mikroarthropoden unterteilt. Makroarthropoden - mehr als 2 mm groß - Asseln, Käfer, Tausendfüßler, Zweiflügler - hauptsächlich Detritivoren und ihre Räuber. Mikroarthropoden – hauptsächlich Zecken und Springschwänze – sind ebenfalls Detritivoren. Viele Einlagenfresser können Zellulose nicht selbst verdauen. In diesem Fall greifen sie auf die Hilfe der Mikroflora zurück. Die Larven von Skarabäuskäfern vermehren beispielsweise Bakterien in ihrem Darm. Die Bakterien ernähren sich von Mist und vermehren sich, wovon sich die Larven ernähren. Andererseits entwickeln sich im Mistballen ammonisierende Bakterien, von denen sich auch die Larven ernähren. Viele Detritusfresser geben mit ihren Exkrementen Proteine und Wachstumsstoffe an den Detritus ab, die das Wachstum von Mikroorganismen anregen. Durch die Zerstörung von Bakterien stimulieren sie wiederum das beschleunigte Wachstum der Bakterienpopulation.

Ringwürmer sind eine Art, die 8000 Arten umfasst, von denen zwei Familien für das Bodenleben besonders wichtig sind: Lumbrizide und Enchitreiden.

Lumbricids oder echte Regenwürmer erreichen bis zu 500 Individuen. pro m2. Der Rolle von Regenwürmern bei Bodenbildungsprozessen wurde erstmals von Charles Darwin große Bedeutung beigemessen. Er zitierte eine riesige Menge an Material über die Größe der Aktivität von Würmern, über die Tatsache, dass sie über mehrere Jahre hinweg den gesamten Boden der Wiese durch ihren Darm passieren. Er hat die Bedeutung der Würmer nicht im Geringsten übertrieben, sondern sogar unterschätzt, denn er ging von der Zahl der Würmer pro 1 Hektar Wiese von 60-133 Tausend Individuen aus, während sie bis zu 2 Millionen pro Hektar erreichen kann und maximal 20 Millionen. Dann kann man das gesamte Land mit einer Schicht von drei mm bedecken.

Enchitreiden mit einer Größe von 2 bis 45 mm vermehren sich in großen Mengen im Boden - bis zu 150.000 pro 1 Quadratmeter,

In der Biologie sind Heterotrophe Organismen, die Nährstoffe aus verzehrfertigen Lebensmitteln erhalten. Im Gegensatz zu Autotrophen sind Heterotrophe nicht in der Lage, organische Substanzen aus anorganischen Verbindungen selbstständig zu bilden.

allgemeine Beschreibung

Beispiele für Heterotrophe in der Biologie sind:

Tiere von Protozoen bis zum Menschen;
Pilze;
einige Bakterien.

Die Struktur von Heterotrophen legt die Möglichkeit nahe, komplexe organische Substanzen in einfachere Verbindungen aufzuspalten. Bei einzelligen Organismen wird organisches Material in Lysosomen abgebaut. Mehrzellige Tiere fressen Nahrung über den Mund und bauen sie im Magen-Darm-Trakt mit Hilfe von Enzymen ab. Pilze absorbieren Substanzen aus der äußeren Umgebung wie Pflanzen. Organische Verbindungen werden zusammen mit Wasser aufgenommen.

Ansichten

Je nach Energiequelle werden Heterotrophe in zwei Gruppen eingeteilt:

Verbraucher - Tiere, die andere Organismen fressen;
Reduzierstücke - Organismen, die organische Überreste zersetzen.

Verbraucher werden im Sinne der Ernährung (Nahrungsaufnahme) als Phagotrophen (Holozoen) bezeichnet. Diese Gruppe umfasst Tiere, die Organismen in Teilen fressen. Reduktionsmittel sind Osmotrophe und organisches Material wird aus Lösungen absorbiert. Dazu gehören Pilze und Bakterien.

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Heterotrophe können lebende und nicht lebende Organismen als Nahrung verwenden.
Diesbezüglich gibt es:

Biotrophe - ernähren sich ausschließlich von Lebewesen (Pflanzenfresser und Fleischfresser);
Saprotrophe - ernähren sich von abgestorbenen Pflanzen und Tieren, deren Überresten und Exkrementen.

Biotrophe sind:

Reis. 1. Biotrophe.

Saprotrophe sind Tiere, die Leichen (Hyänen, Geier, Tasmanischer Teufel) oder Exkremente (Fliegenlarven) fressen, sowie Pilze und Bakterien, die organische Abfälle zersetzen.

Einige Lebewesen sind zur Photosynthese fähig, d.h. sind gleichzeitig Autotrophe und Heterotrophe. Solche Organismen werden Mixotrophe genannt. Dazu gehören östliche Smaragd-Elysia (Molluske), Cyanobakterien, einige Protozoen und insektenfressende Pflanzen.

Verbrauch

Vielzellige Tiere sind Konsumenten mehrere Bestellungen:

der erste - ernähren sich von pflanzlichen Lebensmitteln (Kuh, Hase, die meisten Insekten);
Sekunde - ernähren sich von Verbrauchern erster Ordnung (Wolf, Eule, Mensch);
Dritter - Verbraucher dritter Ordnung essen usw. (Schlange, Falke).

Ein Organismus kann gleichzeitig Verbraucher erster und zweiter oder zweiter und dritter Ordnung sein. Igel ernähren sich beispielsweise hauptsächlich von Insekten, verzichten aber nicht auf Schlangen und Beeren, d.h. Igel sind gleichzeitig Konsumenten erster, zweiter und dritter Ordnung.

Reis. 2. Ein Beispiel für die Nahrungskette.

Reduzierstücke

Hefen, Pilze und Bakterienheterotrophe werden nach der Art der Ernährung unterteilt in drei Arten:

Reis. 3. Saprophytische Pilze.

Saprophyten spielen eine wichtige Rolle im Stoffkreislauf und sind Zersetzer in der Nahrungskette. Dank Zersetzern werden alle organischen Reste zerstört und zu Humus – einem Nährboden für Pflanzen.

Viren gehören weder zu Heterotrophen noch zu Autotrophen, weil haben die Eigenschaften unbelebter Materie. Sie benötigen keine Nährstoffe, um sich zu vermehren.

Was haben wir gelernt?

Heterotrophe ernähren sich von fertigen organischen Substanzen, die durch den Verzehr anderer Organismen - Pflanzen, Pilze, Tiere - gewonnen werden. Solche Organismen können sich von lebenden Organismen oder deren Überresten (Biotrophen und Saprotrophen) ernähren. Die Mehrzahl der Tiere gehört Verbrauchern, die andere Organismen (Pflanzen, Tiere) essen. Zu den Zersetzern, die organische Überreste zersetzen, gehören Pilze und Bakterien.

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Umwandlung von organischen Stoffen toter Organismen in anorganische, um die Zirkulation von Stoffen in der Natur zu gewährleisten. Der Begriff wird verwendet, um das Konzept der "parasitären Existenz von Bakterien" zu kontrastieren (vgl. Schmarotzertum). Der Begriff "heterotrophe Bakterien" wird häufig verwendet, um die Art der Ernährung von Bakterien zu bezeichnen.

(Quelle: "Mikrobiologie: Glossar", Firsov N.N., M: Bustard, 2006)

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Die Rolle und Bedeutung saprotropher Bakterien in der Natur

Ökologische Nischen

Die saprotrophe Gruppe umfasst Vertreter vieler Familien und Gattungen von Bakterien:

Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas);
Escherichia coli (Proteus, Escherichia);
Morganella;
Klebsiella;
Bazillus;
Clostridium und viele andere.

Das offensichtliche Ergebnis der Wirkung von saprophytischen Organismen ist für den Menschen die Bildung von Fäulnis - so sieht der Prozess seiner Ernährung aus. Es ist der Verfall von organischem Material, das beweist, dass Saprotrophe ihre Arbeit aufgenommen haben.

Mineralisierung von organischem Stickstoff (Ammonifikation) und seine Umwandlung in anorganische Verbindungen - eine solche Schlüsselrolle in der Natur wird saprophytischen Organismen zugeschrieben.

Physiologische Prozesse

Saprotrophe haben als eine der zahlreichsten Gruppen Vertreter mit unterschiedlichsten physiologischen Bedürfnissen in ihren Reihen:

Anaerobier. Zum Beispiel können wir E. coli betrachten, das seine Lebensprozesse ohne Beteiligung von Sauerstoff durchführt, obwohl es in einer Sauerstoffumgebung leben kann.
Aerobier sind Bakterien, die in Gegenwart von Sauerstoff an der Zersetzung organischer Stoffe beteiligt sind. In frischem Fleisch sind also fäulniserregende Diplokokken und dreigliedrige Bakterien vorhanden. In der Anfangsphase überschreitet der Gehalt an Ammoniak (ein Abfallprodukt der fauligen Mikroflora) im Fleisch nicht 0,14% und bereits verfault - 2% oder mehr.
Ein Beispiel für sporenbildende Bakterien ist Clostridium.
Nicht sporenbildende Bakterien - Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa.

Trotz der Vielfalt der physiologischen Gruppen, die nach den Anzeichen der Saprophytizität vereint sind, haben die Endprodukte der Aktivität dieser Bakterien fast die gleiche Zusammensetzung:

Leichengifte (biogene Amine mit einem starken unangenehmen Leichengeruch, daher ist die Toxizität dieser Verbindungen gering);
aromatische Verbindungen wie Skatol und Indol;
Schwefelwasserstoff, Thiole, Dimethylsulfoxid usw.

Interaktion

Verrottendes Holz

Die Verarbeitung von Totholz und die Rückführung der anorganischen Verbindungen, aus denen es bestand, in den Boden erfolgt ebenfalls unter Beteiligung saprotropher Bakterien. Spielen sie aber eine Schlüsselrolle beim Abbau tierischer organischer Stoffe, dann wird Holz hauptsächlich durch Pilze zersetzt.

Es sind nicht Schimmelpilze, die Fäulnisprozesse im Holz verursachen. Schimmelschäden am Holz haben nur geringe Auswirkungen auf die Integrität der Holzfasern und das allgemeine Erscheinungsbild des Baumes. Schimmelschäden am Holz lassen sich leicht entfernen.

Der wahre Feind des Holzes ist das Zerstörer-Pilzhaus. Dieser Mikroorganismus (Eukaryot) verwandelt Holz in Staub, der für die weitere Verwendung ungeeignet ist. Das Vorhandensein eines echten Hauspilzes in den Holzgeweben mindert die Holzqualität um ein Vielfaches. Dieses Material wird nicht mehr für die Herstellung zuverlässiger und schöner Holzprodukte verwendet.

Saprotrophe (sowohl Bakterien als auch Pilze) ernähren sich von Gegenständen, die einen gewissen materiellen Wert für den Menschen haben. Tatsächlich verderben sie die Gesundheit eines Menschen, seines Hauses, seiner Nahrung, seiner Kleidung und seiner Ernte. Aber die Natur kann auf diese sehr wichtige Gruppe der Bakteriengemeinschaft nicht verzichten. Aus diesem Grund muss eine Person nach einem Weg suchen, nicht Saprotrophe zu zerstören, sondern sich vor den Produkten ihrer lebenswichtigen Aktivität zu schützen.

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