Реферат на тему «Сапротрофы»

Введение

В октябре в берёзовой роще листья лежат по щиколотку. В мае их уже меньше, они почернели и слиплись, а года через два от этой осени не останется ничего, кроме чуть более тёмной земли. Граблями здесь никто не работал: листья съели, причём едоков почти не видно, и в учебниках их зовут сапротрофами.

Слово составлено из двух греческих корней: σαπρός значит «гнилой», τροφή — «питание». Сапротрофы питаются мёртвым органическим веществом: опавшей листвой, валежником, трупами животных, навозом. Без них лес за несколько десятилетий завалило бы мёртвой древесиной, а в почве кончились бы азот и фосфор, которые растения берут из разложившихся остатков.

В школьных учебниках сапротрофам часто отводят одну строку в разделе о типах питания. Это несправедливо, ведь хлеб покрывается плесенью, компост греется, а свежевскопанная земля пахнет «землёй» — всё это их работа, и человек давно научился её использовать, от силосования кормов до очистных сооружений.

Цель реферата — описать, какие организмы относят к сапротрофам, как они питаются и какое место занимают в круговороте веществ. Объект исследования — сапротрофные организмы, предмет — их классификация, способы питания и влияние на почву и экосистемы. Материалом послужили учебники биологии для старших классов, пособия по микробиологии и почвоведению.

Глава 1. Классификация сапротрофов

1.1 Основные группы сапротрофов

Самая заметная группа — грибы. Белая пушистая плесень на хлебе обычно оказывается мукором, сизо-зелёная на апельсине — пеницилловым грибом, тем самым родственником продуцента пенициллина. Шампиньоны растут на перегное и навозе, навозники — буквально на навозе, а многие трутовики годами разъедают мёртвые стволы. Грибница пронизывает субстрат и выделяет ферменты наружу, переваривая пищу ещё до того, как впитает её.

Вторая группа — бактерии. Их в почве невероятно много: в грамме плодородной почвы счёт идёт на сотни миллионов и миллиарды клеток. Гнилостные бактерии разлагают белки, при этом выделяются аммиак и сероводород, отсюда тяжёлый запах гниения. Отдельно стоит упомянуть актиномицеты (стрептомицеты). Именно они выделяют геосмин, вещество с запахом свежей земли, которое человеческий нос чувствует в ничтожных концентрациях.

Таблица 1 – Основные группы сапротрофов и их «пища»

Примечание — Составлено по учебникам биологии и микробиологии. Животных-сапрофагов часть авторов выделяет в отдельную группу детритофагов.

Особняком стоят дрожжи, одноклеточные грибы, которые в природе они живут на поверхности ягод, в нектаре, в сокотечениях деревьев, сбраживая сахара. Хлебопёк и пивовар используют ровно то же умение. Тесто поднимается потому, что дрожжи выделяют углекислый газ, а спирт в браге появляется по той же причине, просто без доступа воздуха.

Сапротрофы есть и в воде. В ручьях опавшие листья первыми осваивают так называемые водные гифомицеты, грибы с причудливыми звёздчатыми спорами, которые цепляются за листья в течении. Знакомая аквариумистам сапролегния, белая «вата» на мёртвой икре, тоже питается мёртвой органикой, хотя может нападать и на ослабленную рыбу. Граница между сапротрофом и паразитом, как видно, не всегда чёткая.

С животными всё запутаннее. Червь, мокрица, жук-мертвоед с оранжевыми перевязями на надкрыльях, который зарывает дохлую мышь, чтобы вырастить на ней личинок, — все они кормятся мертвечиной. Однако они откусывают и глотают пищу, тогда как у гриба нет рта, и питается он иначе, через нити грибницы.

Из-за этой разницы в книгах царит небольшая путаница. Кто-то пишет «сапрофаги» или «детритофаги» и держит животных отдельно, кто-то валит всех в одну кучу. В реферате слово «сапротроф» понимается узко, то есть это грибы и бактерии. Червей, впрочем, мы из виду не упустим. Дарвин посвятил им целую книгу (1881), подсчитав, сколько земли они перемешивают за год, и без этой «вспашки» грибам и бактериям пришлось бы куда тяжелее.

В старых определителях к сапротрофам относили и некоторые растения. Подъельник, бледный восковой стебелёк без единого зелёного листа, который в августе вылезает из хвойной подстилки, числился «сапрофитом», якобы сосущим перегной. Потом ботаники раскопали его корни и нашли там грибницу: перегной подъельник не ест, он обкрадывает гриб. Теперь таких называют микогетеротрофами, и слово, хоть и неуклюжее, честнее.

1.2 Критерии классификации

Единой классификации сапротрофов нет, у микологов своя, у почвоведов своя. Школьный вариант делит их по царствам, на грибы и бактерии, и для экзамена этого обычно достаточно. Только пеницилл на апельсине и трутовик на старой берёзе оба грибы, а едят они настолько разное, что общего у них, кроме царства, почти нет.

Второй критерий — субстрат. Есть разрушители древесины, есть разрушители опада, есть обитатели навоза (копротрофы) и трупов. Внутри разрушителей древесины лесоводы различают белую и бурую гниль. Грибы белой гнили умеют разлагать лигнин, и древесина под ними светлеет и становится волокнистой. Бурая гниль съедает целлюлозу, а лигнин оставляет, поэтому дерево темнеет и крошится кубиками.

Третий критерий связан с отношением к кислороду. Аэробным сапротрофам нужен кислород, и они разлагают органику до углекислого газа и воды почти без запаха. Анаэробные работают в болотном иле, в глубине навозной кучи, в рубце коровы, и тут продуктами становятся метан, сероводород, органические кислоты. Если компост вдруг начал вонять, значит, ему не хватает воздуха и в куче «победили» анаэробы.

Можно учесть и температуру. Большинство почвенных сапротрофов любит умеренное тепло, но в правильно сложенной компостной куче за несколько дней становится горячо, до 50–70 °C. Это греют сами микробы, а при такой жаре работают уже термофилы, бактерии и актиномицеты, которым обычные 20 градусов кажутся холодом. Горячая фаза компоста, кстати, полезна садоводу: в ней гибнет большая часть семян сорняков и возбудителей болезней растений.

Наконец, можно делить сапротрофов по месту в цепочке разложения. Сначала за свежий лист берутся бактерии и плесени, охочие до сахаров. Потом подключаются черви и мелкие членистоногие, которые измельчают лист и смешивают его с почвой. В конце остаются самые стойкие вещества, лигнин и гумусовые соединения, и с ними справляются лишь немногие грибы и актиномицеты, причём годами.

Пройдитесь в июле по липняку, а потом по ельнику, и разницу почувствуют подошвы. Под липой почва почти голая: прошлогодний мягкий лист, богатый азотом, грибы и черви уже доели. Под елью ноги пружинят на толстом рыжем ковре из иголок, потому что хвоя кислая, смолистая и невкусная, и разлагать её берутся немногие. На рисунке 1 цифры взяты условные, для наглядности; точные значения сильно гуляют от года к году и от участка к участку. Порядок пород, однако, в учебниках почвоведения примерно такой.

Отдельно стоит сказать о терминах. В старых книгах и в медицинских справочниках вместо «сапротрофов» пишут «сапрофиты», то есть буквально «гнилостные растения». Термин остался с XIX века, когда грибы и бактерии числились по ботаническому ведомству. Пугаться не надо: речь об одних и тех же организмах, просто «-фит» сегодня звучит устаревше, и школьные учебники от него постепенно отказались.

Зачем всё это раскладывать по полочкам? Затем, что по группе можно угадать судьбу вещи. Берёзовый пень с белой гнилью развалится лет за десять, сосновый брус в сухом сарае простоит век, а сыр, забытый в холодильнике, зарастёт пенициллом за неделю. Как именно сапротрофы добывают пищу, разберём во второй главе.